基于ANSYS的水位骤降坝体渗流场模拟

基于对温度场与渗流场的基本理论、微分方程、初始条件和边界条件的相似性的论证,利用ANSYS的热分析热传导模块来模拟求解非均质各向异性坝体渗流场问题,为渗流场的数值模拟计算提供了一个有效的解决思路,并为基于ANSYS的正常工况、库水位骤降工况下坝坡稳定及地震等动荷载作用下坝体稳定分析做好基础。     

基于Fluent的混凝土面板堆石坝渗流的数值模拟

针对修建在深覆盖层地基上的大坝的渗流控制问题,利用Fluent中的User-Defined Function(UDF)模块进行二次开发,通过C语言编写,加载到Fluent以及多孔介质模型的应用中,采用有限体积法进行基于Fluent的大坝渗流的数值模拟。通过对不透水地基上的均质坝渗流和有压地基渗流的模拟,验证了渗流模拟与试验相比具有相当高的吻合度,其中均质坝渗流模拟中浸润线求解的相对误差最大不超过1.19%;有压地基渗流模拟中流速相对误差在5%之内;渗流量和渗透压力相对误差均在1%上下。相较而言,UDF法模拟结果更加精确,说明UDF法具有更高的理论精度。应用UDF法对某水库混凝土面板堆石坝进行渗流模拟,得出了浸润面与流线图、水头分布等值线图,得到了很好的模拟结果。     

基于FLUENT的明渠紊流边界层数值模拟

利用FLUENT软件对不同宽深比的光滑壁面明渠紊流边界层进行了数值模拟,主要包括断面主流速、紊动能、壁面切应力及摩阻流速.迭代计算结果表明,FLUENT软件在计算过程中收敛速度快、稳定性好,可以从定性与定量角度真实地反映流场分布状况.     

基于FLUENT的小尺度粗糙明渠紊流数值模拟

采用计算流体动力学软件FLUENT 对一小尺度粗糙明渠紊流进行数值模拟研究,得到了不同水深的垂向流速分布、壁面切应力以及摩阻流速值,并将数值计算结果与物理模型实验结果作了比较,发现两者符合得较好,从而验证了FLUENT 用于计算小尺度粗糙明渠紊流的有效性.由于计算机性能的限制,无法得到粘性底层和过渡层的真实流速分布,有待今后进一步研究.     

水库渗流稳定性的二维有限元数值模拟研究

对已建某水库做稳定性评估,结合实际工程,利用MIDAS/GTS有限元软件,对水库评估工程进行了二维有限元数值模拟,分析其渗流总水头、空隙压力及流速等,并对实际工程进行跟踪调查,结果表明,二维有限元数值模拟计算结果与工程实际渗流总水头、空隙压力、流速等较为相似,其结果对类似水库评估具有一定的参考价值。     

有限解析法在渗流计算中的应用

本文简要介绍有限解析法(FAM)的基本解题思路。针对渗流边界特点,引用等参单元变换简化计算条件,对轴对称渗流,推导了以对数函数作为边界函数的FAM基本解,其计算成果得到电拟实验的验证。     

基于数值模拟的土石坝防渗墙渗流稳定性分析

为了研究混凝土防渗墙在不同工况下的渗流稳定性,基于数值模拟系统,分析防渗墙深度对渗流场影响以及材料渗透系数敏感性变化规律。结果表明：(1)坝基渗流量及坝后出逸点水力坡降受防渗墙的深度影响较大,随防渗墙深度的增大,坝基渗流量和总渗流量减小。当防渗墙深度小于40m时,坝基渗流量和总渗流量随防渗墙的深度增大而显著减小。(2)当防渗墙底端为不同材料的交界面时,墙底水力坡降较大,实际工程中应尽量避免墙底位于不同材料的交界处;对于封闭式防渗墙,需设计较大的嵌固段深度,以保证墙体不发生严重的局部冲刷。(3)当无量纲渗透系数小于1时,随渗透系数比的增大,不同工况下防渗墙底部水力坡降减小,但减小速率越来越平缓。研究结果显示,防渗墙深度大于40m即可满足防渗和大坝的稳定性要求。     

解析法和数值法在丘陵地区矿坑涌水量预测中的比较

丘陵地区地下水资源不丰富,依赖于地下水的生态环境也比较脆弱,因此,在开采该地区的矿产资源过程中,采矿排水对周边地下水资源的影响应成为值得注意的问题。本文以安徽省庐江县某一铁矿为例,采用解析法和数值法分别对该矿矿坑涌水量进行预测,并将两种方法的预测结果进行了对比分析。结果表明:在-500m开采条件下,计算结果分别为41991.44m3/d和3150 m3/d,得出数值法更适合水文地质复杂条件下矿坑用水量的预测,且与实测结果较为吻合,具有一定实用性,可为矿山制定防排水方案提供依据。     

基于ANSYS的某土石坝渗流数值模拟研究

基于有限元原理以及渗流场与温度场在各种方面的相似性,将ANSYS软件中的热分析模块运用于土石坝渗流场的计算中。利用ANSYS的APDL语言,将生死单元功能运用于土石坝渗流场浸润线的计算中,从而得到较为准确的结果。通过工程实例计算结果与理正岩土、Seep/W的计算结果进行对比,证明了利用ANSYS热分析模块进行土石坝渗流数值模拟的正确性。     

用K─ε─A及K—ε─E紊流模型对二维突扩分离流的数值模拟

本文使用Ｋ─ε─Ａ及Ｋ─ε─Ｅ紊流模型，数值模拟了二维突扩分离水流问题。将应力模型中的近壁修正项考虑在Ｋ─ε─Ａ模型中，计算结果与实测资料吻合良好。文中讨论了两种模型在回流中的模拟属性，最后根据回流区中的紊流结构特点，分析了回流长度随Ｒｅ的变化规律。     

土石坝渗流与稳定性的数值模拟分析

我国水资源丰富,因此水库大坝兴建数量巨大,尤其是土石坝工程。随着大坝工程的进一步建造,大坝的渗流稳定性问题频发。对此,基于某实例土石坝工程,采用数值模拟的分析方式,使用COMSOL Multiphysics软件研究分析正常蓄水位和库水水位骤降至死水位过程中的坝体渗流和稳定性,并使用工程常用的理正软件来验证这一模型。结果表明：上游坝坡铺设的复合式土工膜使得正常蓄水位、库水位降落期的渗流浸润线位置均有所降低;土石坝在库水位降落时期、正常蓄水位时期的最大渗透比降均小于规定值,最小安全系数满足规范要求,大坝不会发生渗透破坏,大坝稳定性良好也没有滑坡危险;理正软件计算模型得到的结果与COMSOL Multiphysics软件计算得到的结论完全相同。结果可为类似工程提供参考作用。     

瞬间全溃溃坝波的传播、反射和绕射的数值模拟

将二维浅水方程解耦并进行空间差分分裂，应用通量限制的组合型ＴＶＤ格式，分别求解分裂后的一维双曲型方程组，针对瞬间全溃情况下溃坝波的运动问题，对溃坝波的传播、反射和绕射进行数值模似，揭示出溃坝波复杂的运动特性，为溃坝灾害性分析和防灾减提供科学依据。     

颗粒土现场碾压的数值模拟与分析

利用离散元方法对颗粒土碾压试验进行了仿真数值模拟分析。针对静力碾压,展示了与现场碾压试验一致的数值模拟结果,分析了碾压遍数和孔隙率的关系。进一步通过数值模拟研究了在碾压遍数相同的情况下,碾压速度、颗粒土层厚度等因素对碾压效果的影响。结果表明:采用的数值模拟方法可以作为现场碾压试验的补充,用于研究压实机理、分析碾压效果、了解各种因素的影响;仿真模拟能得到与现场试验相一致的碾压遍数与孔隙率之间的关系;颗粒土的压实效果,不仅与碾压遍数有关,而且受碾压速度的影响,较慢的碾压速度可以获得较好的压实效果;在颗粒土料层较厚的情况下,厚度方向碾压接触力分布并不均匀,上层土料会较早达到预定密实度,在实际碾压施工中,若土料层较厚,要多碾压1~2遍,才能确保下层土料也能达到预定密实度。     

基于数值法和解析法的矿坑涌水量预测对比分析

在矿山开采过程中会存在矿坑涌水,为了使矿坑涌水得到合理的利用与疏排以及防止突水事件发生,需要对矿坑涌水量进行预测。以安徽省涡北煤矿为例,使用数值法与解析法分别预测其开采中产生的涌水量,并对两种方法预测结果进行分析比较。对数值法的应用是根据矿区水文地质条件,利用Modflow软件对矿区地下水进行模拟计算;解析法则主要依据地下水动力学的研究,使用解析公式计算矿坑涌水量。结果表明,两种方法都是合理的,这两种方法的结合增加了矿坑涌水量预测的可靠程度,可相互佐证。     

基于渗流与应力耦合的防渗墙与坝体相互作用的数值模拟

封闭式坝体防渗墙在土石坝除险加固工程中得到广泛应用.然而,目前针对土石坝加固工程中增建的封闭式坝体防渗墙的研究相对较少,特别是关于墙-坝体相互作用的研究中很少考虑渗流与应力的耦合作用.为探讨土石坝加固工程中墙-坝体相互作用的数值模拟方法及作用机理,在分析实际工程条件的基础上,利用ABAQUS有限元软件建立渗流与应力耦合数值模型,实现了同时考虑墙-土接触、渗流-应力耦合共同作用的模拟.分析结果表明,所采用的耦合数值模型能较好模拟防渗墙与坝体的相互作用;土石坝加固工程中的封闭式坝体防渗墙墙体的应力主要由水平荷载引起,简单忽略渗流与应力的耦合作用会导致墙体应力的计算结果偏于不安全.     

岸坡水平排水孔的渗流场数值模拟

地下水作用是岸坡稳定性的重要影响因素,在航道岸坡整治工程中,岸坡排水设施必不可少。水平排水孔可以有效排出岸坡土体内部地下水,降低地下水水位。通过三维非稳定渗流数值模拟,分析了岸坡水平排水孔的排水效果。首先,对排水孔室内模型试验进行了数值模拟,结果表明数值模拟结果与试验结果较为一致,坡体中地下水向水平排水孔汇集并排出坡体;之后,对典型岸坡渗流场进行了数值模拟,其结果表明,水平排水孔的排水效果较为明显,可以加深对于渗流场的控制范围,孔深越大,排水效果越好。研究成果可为水平排水孔在航道整治工程的应用提供参考。     

渗流条件下地下水含盐量对基坑坑底冻结温度场影响的数值模拟

地下水含盐量不同会影响土体的热力学性质,探究渗流条件下地下水含盐量对基坑坑底冻结温度场的影响,可为市政地下工程、矿井工程、海底隧道建设等提供科学依据。运用COMSOL水热耦合模块对含盐量不同的地下水基坑坑底冻结温度场发展规律进行研究,通过对比冻结壁的厚度和路径分析得到渗流条件下地下水含盐量对基坑坑底冻结温度场的影响规律。研究结果表明：当地下水含盐量>3%时,渗流对基坑坑底冻结帷幕的形成影响较大,相较于上游,下游区域受到的影响更明显;随着地下水含盐量的增加,积极冻结40 d后冻结帷幕温度逐渐升高,降温速率逐渐减慢,形成的冻结帷幕厚度也逐渐变薄,含盐量越高,冻结效果越差,降温速率越慢。     

不同结构堤基渗流的数值模拟和管涌临界条件

利用有限元分析软件模拟双层堤基、三层堤基以及多层堤基内部的水力梯度分布,将堤基内部各区域的水力梯度与相应的允许水力梯度进行比较,最终确定堤基管涌发生的临界上游水头.三层堤基和多层堤基中,堤基内部存在细砂夹层,随着细砂夹层埋深的增加,管涌发生的临界上游水头逐渐增大,通道深度不断增加,管涌破坏发生的标志是细砂夹层被冲破,发...     

面板裂缝对积石峡水电站大坝渗流场影响的数值模拟

基于面板等宽缝隙稳定流的运动规律,采用裂缝面单元法建立了混凝土面板裂缝的渗流计算模型,实现了渗流全场和裂缝渗流分析的统一。在此基础上编制了含裂缝面单元的三维渗流场有限元计算软件GWSS,利用该软件对积石峡水电站大坝正常运行和发生竖向裂缝的工况进行渗流场分析,获得了大坝面板产生裂缝后的渗流场分布规律。计算结果表明,不同位置、长度和宽度的面板裂缝对大坝渗流场、渗流量和渗透比降影响不同,上部裂缝对大坝渗流场的影响较小,下部和中部裂缝的影响较大。一旦面板发生裂缝,面板附近、垫层和过渡区出现较大渗透比降,且随着与裂缝距离的增大而快速衰减。