任意拉格朗日—欧拉（ALE）法求解三维湍流流动

本文推导了旋转叶轮内流湍流Ｎ－Ｓ方程计算的ＡＬＥ格式。以网格的虚拟运动计算对流作用；采用粘性子循环时步、拉格朗日子循环时步加速收敛；改进上风格式为部分施主单元格式来减小扩散同时实现良好的计算性能；由通量限制控制耗散截断误差；计算中引入短波长阻尼以消除不规则性；以亚网格（ＳＧＳ）湍流模式模拟湍流运动。     

对称超松弛预处理共轭梯度法在高拱坝整体大规模弹塑性有限元分析中的应用

本文在岩土材料常用的DP准则本构积分特性的基础上,利用其数值分析时不用形成弹塑性刚度矩阵的特点,将对称超松弛预处理共轭梯度法(SSORPCG)应用于高拱坝整体大规模弹塑性分析。两个数值实例验证了SSORPCG方法用于弹塑性有限元计算的正确性和可行性。实际应用表明,该方法在内存10GBytes的个人计算机上可以实现达1百万个计算自由度的三维高拱坝整体大规模弹塑性有限元分析。与直接方法相比,无论在计算规模还是计算速度,预处理共轭梯度法更适宜于大规模弹塑性有限元分析。     

三维刚体极限平衡法在小湾拱坝稳定分析中的应用

小湾拱坝为世界第一高双曲薄拱坝，坝肩稳定是其关键问题之一。对于坝肩稳定的计算方法，现阶段仍以刚体极限平衡法为主，辅以有限元及模型试验。本文主要介绍刚体极限平衡法在拱坝体型优化中的应用。力求在满足应力控制标准的前提下，也满足坝肩稳定要求。     

三维无单元伽辽金法及其在拱坝分析中的应用

本文介绍了三维无单元伽辽金法的基本理论,并将其应用于拱坝结构分析中,基于变分原理推导出三维线弹性无单元伽辽金法的整体平衡方程。为了处理实际水利工程中断层、宏观裂纹等不连续情况,采用可视准则处理不连续面对积分点影响域的影响,同时考虑不连续面两表面相互作用对整体平衡方程的贡献。编制了三维无单元法计算程序并用以分析拉西瓦水电工程拱坝一地基系统模型,结果表明,其反映了拱坝在水荷载作用下的位移分布规律。     

三维激光扫描仪自由设站法在施工期水工隧洞变形监测中的应用

针对施工期水工隧洞工况恶劣、环境复杂多变的特点,设计了一种三维激光扫描仪自由设站的监测方法,通过在隧道顶部设置固定不动的若干个靶球作为公共基准点,将每期扫描的点云都通过公共点配准到相同的坐标系统下,通过专业三维变形分析软件计算出隧洞在施工期的变形情况。该方法无需在隧洞中事先布设固定观测墩,极大降低了观测成本,且观测实施过程受到施工干扰小,通过实际案例论证,该应用能够有效提取施工期水工隧洞的三维形变。     

三维有限单元法在某分离式大型船闸闸室结构分析中的应用

结合ABAQUS大型有限元分析软件,以某分离式船闸的标准段闸室为基本计算结构,并拟定地基模拟范围,建立了闸室的三维有限元计算模型,分析了在不同工况下的应力分布规律和变形特点。并根据三维有限元内力计算原理及方法计算出闸室段各部位控制点的内力,为设计人员进行配筋设计提供了便利条件。     

三维刚体极限平衡法在重力坝深层抗滑稳定分析中的应用

为解决二维计算方法不能全面反映坝段深层抗滑稳定性的问题,以西南某重力坝深层抗滑稳定性研究为例,分别采用经典二维方法和三维刚体极限平衡方法,计算具有典型三维滑移模式的坝段的深层抗滑稳定安全系数,并据此评价该坝段的抗滑稳定性。计算成果表明,在考虑坝基滑移面的三维效应时,正常工况下该坝段的整体抗滑稳定安全系数由二维的2.960提高到3.270,提高了10％,地震工况下提高了16.6％。     

基于预处理共轭梯度法的桥梁移动荷载识别

 时域法（TDM）是移动荷载识别最有效的方法之一,它通过桥梁时域测量响应,间接识别桥梁移动荷载。针对时域法（TDM）有时识别精度较低、受噪声干扰的影响较大等问题,提出采用预处理共轭梯度法（PCGM）识别桥梁移动荷载。以两轴时变移动荷载识别为例,进行数值仿真研究,得到不同噪声水平下预处理共轭梯度法和时域法的识别结果。通过比较2种方法的识别精度,可以发现预处理共轭梯度法具有识别精度高、抗噪能力强、收敛速度快、初始参数设置少等优点,特别当仅仅采用弯矩响应识别移动荷载时,其识别精度仍然很高,这为移动荷载识别方法的实际应用打下了基础。     

Application of Finite Element Method to the Analysis and Computation of Gradient current

In this paper the finite element method is used to solve the two-dimensional gradi-ent current problem,The solution is obtained by two-step explicit method.It is verified withgood agreement by the field data offered by Xiamen E.P.A.,Fujian,P.R.C.The authors rec-ommend that the proposed method is suitable for the analysis and computation of long waves ofepeiric sea at the seaward firth.     

用分块耦合技术模拟三峡永久船闸反向弧形阀周围的湍流场

本文讨论了如何用分块耦合技术生成网格疏密状况和正交性能较好的网格，并用标准ｋ－ε模式模拟了三峡久船闸反向弧形阀周围的紊流场。激光测试结果表明，计算结果与激光测速值吻合得较好。     

梯形明渠共轭水深计算方法

一方面,通过对共轭水深方程进行数学变换,并根据共轭水深的水流特点,得到计算其水深的迭代公式;另一方面,通过求解一元二、三次方程得到共轭水深的初值近似计算式,并以此为初值,用迭代公式进行一次迭代得到梯形明渠共轭水深的直接计算公式。计算数据表明,该法不依赖图表,计算便捷且精度很高,可供工程实际参考应用。     

梯形断面渠道水跃共轭水深的计算方法

水跃共轭水深的计算是水力消能计算中经常遇到的计算问题 ,作者根据梯形明渠共轭水深的水跃方程 ,经过数学变换 ,应用迭代理论——牛顿迭代法提出快速收敛的共轭水深的计算方法 ,使用方便准确     

Roll Waves in High Gradient Channels

Abstract

Vedernikov's number quantifies the allowable capacity that can be sustained as a stable uniform flow in a high gradient channel, but it does not provide any guidance to the design of freeboard when roll waves exist. Without considering roll waves, high gradient channels are undersized using the uniform flow approach and fail to maintain design integrity. This paper presents revised design curves to determine the stability of flow in high gradient channels. When the design condition exceeds the limiting condition, roll waves should be considered in design. This study applies the model of moving hydraulic jump to simulate roll waves. It provides estimations for wave heights when Froude number is greater than 1.50.     

考虑壁面阻力水跃共轭水深的计算方法

根据前人对附壁射流区流速分布和壁面切应力的研究成果,通过边界层的动量积分方程研究水跃区的边界层发展和壁面阻力系数的计算方法,通过动量方程研究考虑壁面阻力时的水跃共轭水深的计算方法。研究表明:水跃区的边界层厚度沿程增加;壁面阻力系数是水跃旋滚长度、跃前断面水深和弗劳德数以及水流运动黏滞系数的函数;水跃共轭水深比是跃前断面弗劳德数和壁面阻力系数的函数。提出了水跃区水流边界层发展、水跃旋滚长度和壁面阻力系数的计算公式,并将壁面阻力系数用于计算水跃的共轭水深。通过F.G.Carollo和W.C.Hughes的试验资料对公式进行验证,证明提出的公式形式合理、考虑参数全面、计算简单、具有足够的精度。     

SSOR-PCG方法在高拱坝整体大规模弹塑性有限元分析中的应用

我国目前设计和在建高拱坝地质情况复杂，因此需要对高拱坝进行专门研究，高拱坝整体行大规模弹塑性有限元分析是其方法之一。本文在岩土材料常用的D-P准则本构积分特性的基础上，利用其不用形成弹塑性刚度矩阵的特点，将对称超松弛预处理共轭梯度法(SSOR-PCG)应用于高拱坝整体大规模弹塑性分析。两个数值实例验证了SSOR-PCG方法用于弹塑性有限元计算的正确性和可行性。工程实例表明SSOR-PCG方法适宜应用于在个人计算机上对高拱坝整体大规模弹塑性有限元分析，满足计算速度和计算规模的要求。     

基于LES方法圆柱绕流三维数值模拟

该文采用计算流体软件CFX5中Large-eddy simulation(LES)模型计算了均匀流场中三维圆柱绕流的水动力特性。使用有限体积法对三维N-S方程进行求解。数值模拟着重研究了高雷诺数时展向各截面的压力、阻力、升力及涡管特性。数值计算结果表明:展向各截面柱体受力关于中截面对称且小于二维情况,柱体周围流场呈现明显的三维特性。     

氧化沟流场的三维数值模拟

利用FLUENT软件对氧化沟流场进行三维数值模拟时,采用滑移壁面模型定义转盘的转动和Reynolds应力模型模拟湍流变化,并利用充足的氧化沟流场三维实测数据进行验证。数学模型能精确的模拟出氧化沟直道段各断面的流速分布及流场的沿程变化情况,能有效地模拟出弯道流场的三维特性以及断面环流的形成和发展。模拟结果和实测数据吻合情况良好。