二维非恒定粘性泥石流运动堆积的数值模拟

以结构二相流模型为基础,建立了二维粘性泥石流运动堆积的数学模型。模型采用三角网格的有限差分方法,具有计算效率高、边界处理精度高的优点。针对粘性泥石流运动速度快、龙头部位前缘坡度陡的特性,简述了计算中的动边界处理及泥石流停积条件的处理方法。以云南东川蒋家沟泥石流堆积试验为例,模拟了不同来流补给量下粘性泥石流的运动堆积过程。     

基于黏弹性人工边界的拱坝动力响应分析

无限地基的辐射阻尼是影响拱坝地震反应的一个重要因素,无限边界的处理方法很多,其中黏弹性人工边界具有较高的计算精度和计算效率、较好的稳定性,同时程序容易实现。基于黏弹性人工边界的基本原理,以Ansys为计算平台,采用声学流体单元fluid30模拟库水,在坝基截断边界添加弹簧-阻尼单元以考虑无限地基的辐射阻尼影响;并以锦屏一级高拱坝在El Centro地震波作用下的动力响应分析为例,对不考虑坝基辐射阻尼与采用黏弹性人工边界两种计算方法的计算结果进行比较。结果表明,采用黏弹性人工边界条件后的动力响应(动水压力、位移、主应力)均有所降低,坝顶拱冠处的应力分布更为合理,动力响应时程滞后;验证了该边界条件的吸能效果。该方法计算效率高、稳定性好,克服了透射边界与有限元相结合的方法存在高频失稳问题的缺陷。     

无限域中的动力人工边界

以二维出平面弹性波动为例,总结了几种常用的局部人工边界,即黏性边界、旁轴近似边界、Higdon边界、叠加边界、透射边界和黏弹性边界.分析了各种局部人工边界的优缺点,讨论它们之间的相互联系,并对它们的精度和适用性进行了比较.最后介绍了局部边界尤其是高阶边界可能存在的稳定性问题的研究进展.     

基于黏弹性边界的拱坝地震反应分析方法

无限地基的能量辐射效应是影响拱坝地震反应的一个重要因素。本文提出将一种新的黏弹性人工边界结合显式有限元的时域波动求解方法用于拱坝—地基系统的地震反应分析，地震动输入通过分别将底边界入射位移时程和侧边界自由场时程对应的解析应力时程作为边界荷载实现。该方法具有较高的计算精度，且不存在高、低频计算失稳问题。文中以小湾拱坝地震反应分析为例，比较了透射边界、黏弹性边界两种计算方法的计算结果，论证了本文建议方法的有效性。     

高拱坝地震响应时程分析

采用有限元结合三维粘弹性局部人工边界的动接触地震波动模拟方法建立拱坝一地基一库水的有限元计算模型,研究库水对结构振动频率和振型的影响.并借助APDL语言实现粘弹性人工边界、动水压力及地震波的自动输入模块.对拱坝-地基-库水联合作用下的结构进行抗震计算时程分析.计算结果为优化坝体结构的动力特性和抗震设计提供参考.     

岩质边坡动力稳定安全评价方法研究

提出了在采用不同的降强倍数对抗剪强度进行折减后进行静力有限元分析的基础上,再进行动力有限元计算的岩质边坡动力稳定安全评价方法。以在地震荷载作用下,边坡处于临界稳定状态时的降强倍数定义为动力稳定安全系数。通过对一个岩质边坡实例的分析,说明了采用有限元法对岩质边坡进行动力稳定评价的实施过程。分析中地震波作用在人工边界上,采用粘性辐射边界避免地震波在边界的反射现象。     

边界元法求解振动边界的动水压力

本文研究了平面理想不可压缩流体在其周围的固体边界作微幅振动条件下,流场计算的边界元方法。通过刚性坝面不同倾角以及刚性闸门的四种边界条件在不同开度时的动水压力计算,并与已有成果对比分析,说明边界元方法在进行水工结构——流体相互作用的研究中是一种实用的数值计算方法。特别是用于闸门泄水定常流场下,由闸门边界振动而产生的非定常流场所确定的闸门上压力分布是比较合理的。     

基于不同边界的混凝土重力坝地震损伤分析

对于混凝土重力坝的地震损伤研究而言,组建合理的大坝模型对计算结果的精度和可靠性有很大影响,其中模型边界的选取和设置至关重要;采用黏弹性人工边界的重力坝模型计算所需时间较长,操作也较复杂,结合薄层单元和黏弹性人工边界构造了等效黏弹性人工边界,对比了黏弹性人工边界和等效黏弹性人工边界模型的结果,发现两种边界控制下的坝体地震损伤结果类似,坝体受损轻微,且等效黏弹性人工边界消耗的计算资源较少,其结果仍具有较高精度。     

低渗透油藏渗流的差分法数值模拟

针对低渗透问题，给出了无量纲化的渗流控制方程、初始条件以及边界条件，并使用差分方法进行数值模拟。计算结果使用Gringarten-Bourdet图版进行井底压力分析，给出了一种计算动边界位置的方法，并详细讨论了动边界变化情况。     

粘弹性地基中人工边界的波动反射效应

依据平面应变问题中的波动方程,从半平面地基和层状地基在分布谐振力作用下的位移场及应变场来确定粘弹性地基侧向垂直面上的波动总能量。通过数值计算,分析在不同激振频率下,波动在传递过程中能量的衰减规律,由此来评价人工边界的波动反射效应。     

黄河下游游荡型河段的平面二维冲淤计算研究

游荡型河段冲游演变规律十分复杂，现阶段尚缺乏深入而系统的认识，一维计算反映不出游荡型河道具有典型平面特征的冲淤变化，作为一种尝试，本文用平面二维数模对黄河下游游荡型河段冲淤规律进行了计算研究，为适应河流在游荡范围内变化的蜿延曲折的岩边线，采用先进边界拟合坐标和动边界技术，具体研究了弧柏嘴至郑州铁路桥之间的河段，计算了典型情况下的水深，流速，河势，含沙量及冲淤，结合游荡型河段演变特性，分析了计算成果     

动水压力波高阶双渐近时域平面透射边界Ⅱ：计算性能

为了阐明动水压力波高阶双渐近平面透射边界在时域内的计算性能,本文从时域求解、稳定性、收敛性、计算精度和计算效率等方面对其进行了研究和验证。为了提高计算效率,通过空间模态解耦将原时域高阶透射边界的求解转化为一系列单模态透射边界的求解。常微分方程系数矩阵的广义特征值分析表明,本文发展的高阶双渐近边界是渐近稳定的。高阶双渐近边界的等价频域动力刚度表达的误差范数分析显示,连分式逼近的计算误差会随着阶数的增加迅速下降,计算结果快速收敛于准确解。刚性坝算例表明,在计算精度相当的情况下,高阶双渐近透射边界与远置Sommerfeld边界方法相比在计算效率上有数量级的提高,并且还具备长期计算误差发展稳定的特点。上述研究和验证算例揭示了本文发展的高阶双渐近时域平面透射边界所具备的优良计算性能,可以考虑将其进一步应用到大坝-水库动力相互作用分析中。     

C-D无结构网格上的三维自由水面非静水模型Ⅱ-验证

首先对文章Ⅰ建立的C-D无结构、z坐标网格上的非静水模型中的若干技术细节问题进行了进一步的阐述，提出一种改进的ELM方法，对紊流模型的构造方式进行了比较分析，并针对急流模拟提出一种给自由水面计算添加人工耗散以增强其稳定性的方法。借助微幅波、弯道环流、丁坝绕流3个典型算例对模型进行了基准测试，计算结果与解析解或实验资料吻合良好，表明本文模型具有能准确模拟非静水流动、环流的能力和良好的人工边界适应性；另外，利用本文提出的稳定自由水面计算的方法成功模拟了急流爬倒坡问题，最大Courant数可达3。验证表明本文模型具有稳定、高效和精度较高的特点。     

正交曲线坐标下三维代数应力通量模型

针对弯曲及不规则明渠的水动力及物质输运特性，本文建立了曲线坐标系下的三维代数应力通量数学模型，对平面上弯曲及不规则复杂边界情形，采用Poisson方程进行正交曲线坐标变换，各向异性的湍流代数应力通量模型被引用于本文的模拟计算中，以体现复杂边界条件引起的水动力及物质输运特性的变化。通过180度强弯曲明渠水槽及贵溪电厂不规则边界河段物理模型试验两个实例计算表明，实测值与计算吻合良好，效果令人满意。     

河岸崩塌机理的理论模式及其计算

河岸滩的崩塌直接危及堤围的安全，作用针对粘性河岸的崩塌问题进行分析和研究，根据河岸整体崩塌情况，提出了一个切实可行的数学计算模型，考虑了河岸可能发生旋转崩塌（窝崩）和平面崩塌两种情况，并将概率分析的方法支用到崩塌的纵向延伸问题上，该模型适用于粘性土河岸及河岸滩的稳定性分析，用于北江社滘段河岸滩的稳定分析计算表明，河槽水位、地下水位、岸滩形态以及河岸滩土质抗冲性的大小等对岸滩的稳定性有不同程度的影响。     

拱坝地震输入模型中黏弹性边界与黏性边界的比较

本文首先介绍了动力分析中无限地基数值模拟采用的各种方法，包括无穷元方法、边界元方法、无穷边界元方法。无限边界处理有叠加边界、黏性边界、黏弹性边界和人工透射边界。介绍了拱坝地震自由场输入模型。通过算例和实际工程计算，验证了黏性边界和黏弹性边界均有较好的吸能效果，且两种边界条件下，所得计算结果几乎一致。黏性边界或黏弹性边界均可作为拱坝地震自由场输入模型中的吸能边界。     

粘性土质河床的闸下冲刷

作者引用当量粒径的概念,将粘性土质河床的冲刷问题化为抗冲力相同的无粘性土质河床的冲刷问题求解,并根据有关资料的分析结果,给出了由粘性土凝聚力指标求取当量粒径的简捷公式。     

纵缝对重力坝地震反应影响的研究

本文采用显式有限元结合人工透谢边界进行波动分析，配合动接触力模型考虑纵缝接触非线性问题，用静动组合方法考虑静动荷载的耦合作用，形成新的重力坝地震反应分析的计算体系，对一典型的含纵缝重力坝进行了地震反应分析。在考虑地基辐射阻尼的条件下得出了纵缝的存在及纵缝初始宽度、填充情况、缝面摩擦系数等因素对坝体地震反应影响的一系列结论。     

低雷诺数粘性流动的数值解

本文采用格林函数方法,使问题降低一个维度,计算了低雷诺数粘性流动,给出边界积分中几何系数的解析表达式,并讨论了计算区域选取对计算的影响。     

淮河蚌埠段水力特性数值模型研究

采用平面二维数值模型,结合淮河河道断面的特点,编制辅助网格生成程序,以保证河道地形的模拟精度.当紊动粘性系数ε=180-1000Ns/m2时,调整滩槽糙率后,横断面流速分布与原型符合良好.通过计算检验了河段的过流能力,提出了整治意见.