基于流固耦合方法的滑坡涌浪数值模拟

以GMO流固耦合模型和k-ε紊流模型为基础,采用VOF方法追踪自由液面,利用FLOW-3D软件平台建立三维数值模型,模拟刚性滑坡体沿斜坡运动所引起的涌浪产生及其传播过程,将数值计算结果与观测数据进行对比,验证数值模型研究此类问题的有效性,并分析流固耦合作用和滑坡体运动状态对涌浪生成和传播过程的影响。结果表明:模拟结果与观测数据吻合较好;忽略水体对滑坡体的作用会明显增加涌浪的首浪高度和传播速度,流固耦合作用主要影响滑坡体从接触水面到完全浸没的阶段(入水阶段)内涌浪的规模与传播特性;在滑坡体入水阶段采用流固耦合数学模型,而当滑坡体完全浸没于水下时采用指定滑坡体运动轨迹的计算模型,这样所得的结果亦能够准确反映涌浪的产生与传播特性。     

降雨雨型对城市内涝的影响

为探究降雨雨型对城市内涝特征的影响,基于MIKE FLOOD平台,以郑州市金水区南部为研究区域,对不同重现期及3种单双峰雨型的设计降雨进行内涝过程场景推演,并对淹没量、淹没范围及淹没深度等量值进行对比分析。结果表明:在相同降雨历时及重现期下,相比于单峰型降雨,双峰型降雨具有更高的内涝风险等级;针对单峰型降雨,当重现期低于20a时,降雨雨峰越靠前产生的淹没情况越严重,当重现期高于20a时,降雨雨峰越靠后产生的淹没情况越严重;随着重现期的增加,单峰型和双峰型降雨所导致的内涝风险之间的差异在不断减小。     

抗滑桩对降雨型滑坡加固效应分析

为分析降雨型滑坡在降雨过程中的渗透特性及抗滑桩对边坡加固效应,采用数值模拟手段研究降雨强度和降雨持续时长对边坡的入渗特性及抗滑桩加固效应。结果表明：降雨持续入渗的过程中,边坡湿润前锋逐渐由坡面向坡体内部推进,坡面出现饱和区,基质吸力消失,坡脚位移增大,稳定性显著降低。采用锚拉形式的抗滑桩对边坡的加固效应明显由于普通抗滑桩,研究结果可为边坡稳定治理提供参考。     

考虑流固耦合的降雨入渗过程对非饱和土边坡的影响研究

流固耦合是指固体在渗流场作用下的变形行为以及固体变形对渗流场影响这二者相互作用的 理论,在探讨了渗流场与应力场相互作用机理后,提出了考虑渗流与应力直接耦合作用的非饱和土质边 坡雨水入渗过程影响的有限元计算模型分析方法。基于ＡＢＡＱＵＳ分析软件,考虑了流固耦合和土水特 征曲线,结合一典型非饱和土质边坡算例,对土坡受降雨入渗的影响进行了有限元数值模拟研究,得出 了非饱和土质边坡基质吸力、饱和度、变形和稳定性受降雨影响的变化特征规律,指出了在工程设计中 考虑耦合作用和雨水入渗影响的合理性和必要性,为进一步研究和相关工程设计防护提供参考。     

流固耦合对水击波速的影响

针对经典水击理论忽略流体和管道动态耦合对水击波速的影响,推导出考虑流体-结构相互作用下流体连续方程,有效地计入了管道流速,研究出管道结构动态特性对水击流速的影响以及对轴向应力波波速的影响,并据此得出流固耦合作用使得水击流速值低于经典值的结论。     

水位升降对库岸边坡稳定性的流固耦合数值分析

为研究水位急剧变化对库岸边坡稳定性的影响,文章依托三峡库区涉水滑坡段,在对长江三峡地区滑坡地质灾害进行分类的基础上,通过利用FLAC3D软件对于滑坡体进行流固耦合试验,选择水库蓄水、降低水库水位等因素来研究滑坡体的稳定性.据分析得出结果:当水库初始蓄水位为135.00m、160.00m、175.00m时,滑坡体的稳定系数分别为1.043、1.003、1.074,处于不稳定的状态,同时,其最大位移分别为2.30cm、5.74cm、3.44cm.当水库储水时,滑坡前、中间部分和最终部分的间隙水压的变化是完全不同的.前缘受水位上升和下降的影响很大,往后缘方向水位升降的影响逐渐下降.地面滑坡前的间隙水压差在降水中比较大,中心小,后缘弱,水位突然下降对前缘影响很大.所得结论对于今后类似的地质灾害预警具有重要的参考价值.     

降雨模式对滑坡稳定性的影响

结合三峡库区的降雨特征,利用有限元法模拟库区某滑坡在不同降雨模式下的暂态渗流场,利用极限平衡法研究降雨模式对该滑坡稳定性的影响。研究结果表明,降雨模式对滑坡土体的孔隙水压变化规律影响显著,递增型降雨模式下的滑坡的安全系数下降幅度最大,为最不利降雨模式;降雨对滑坡稳定性的影响有滞后性,降雨结束后滑坡安全系数仍持续下降,且与后期降雨强度有密切关系。     

考虑降雨入渗的某矿区滑坡数值模拟分析

矿区坡体土质粘粒较少,在二次翻采、随意堆弃工况下,极易造成滑坡区土质疏松、加大土体的孔隙率。根据矿区滑坡坡体的工程地质及工况特点,考虑土体内应力场与渗流场之间的流—固耦合作用,采用有限元法,对比分析了某矿区滑坡体的边坡在降雨前、后的边坡安全系数.数值分析表明,考虑降雨入渗的情况下边坡安全系数明显下降.     

基于流固耦合的螺旋桨数值模拟和尺度效应分析

桨模和实桨由于尺寸和雷诺数的差异,会造成流场特性的变化,而且实桨的水弹性问题也不可忽略。该文首先对VP1304桨的敞水特性进行数值模拟,采用CFD耦合FEM的双向流固耦合(FSI)算法,计算结果与试验值和相关文献吻合良好,验证了算法的合理性。再以KP505桨为研究对象,分析弹性螺旋桨水动力特性、结构响应和激振力的尺度效应。分析结果表明：分析螺旋桨水弹性行为对其水动力特性的影响时应考虑尺度效应;不同缩尺比的镍铝青铜(NAB)桨桨叶的相对位移量存在一定差异,实桨的高应力区有所扩大;水弹性行为和尺度效应对螺旋桨诱导的脉动压力都存在一定程度的影响,且随着负载的增大,两者的影响更加显著。     

基于流固耦合的水轮机振动的数值研究

该文研究应用ADINA软件采用任意拉格朗日欧拉(arbitrary Lagrange-Euler,ALE)法对一混流式水轮机转轮进行了流固耦合计算,得出了转轮在空气中和水中的频率和模态.通过计算表明在水压载荷和黏性载荷的作用下,水轮机的转轮频率存在一定程度的下降,模态发生了变化.并应用动态断裂力学预测了该转轮可能发生的裂纹破坏.     

坝库系统流固耦合数值分析方法简述

从水体的研究角度出发,介绍有限差分法、有限体积法、有限元法、边界元法等分析方法以及Lagrange坐标系、Euler坐标系和ALE等描述方式在坝库系统相互作用中的选取与应用。通过对比分析可知:各种方式都有优点及局限性,应具体问题具体分析;ALE描述方式具有其独特优势,被较多应用在流固耦合分析领域。最后指出,对于流固耦合问题,需要在数学模型、接触边界相容条件的处理等方面进行深入研究。     

基于流固耦合的强震大型滑坡水力激发效应研究

为研究地震作用下滑坡的动力响应规律,通过有限元法实现动力和渗流的耦合,建立滑坡数值模型。对是否考虑地下水工况下的滑坡加速度和位移响应规律进行计算,研究孔隙水压力的分布情况,并对软弱层带的有效应力和孔压响应进行分析。结果表明：水位对滑坡加速度响应的主要影响在上硬层,有水位工况下的上硬层加速度峰值相较于无水位工况下的提高3倍。地下水的存在,使得滑坡对垂直波更为敏感。存在地下水时,上硬层对地震波的响应更为剧烈。孔压主要分布在软弱层带附近位置,软弱层带中后段孔隙水压力大于上覆应力,即超孔压会引起方向向上的内力,对滑坡造成托顶效应,有可能导致滑坡灾害发生,存在一定安全隐患。     

降雨对何家洞滑坡地下水位及稳定性的影响

对江西省铜鼓县何家洞滑坡的地下水位监测资料进行了分析,并通过地下水位分析了降雨对该滑坡体的稳定性影响.     

下蜀土边坡降雨型滑坡的成因分析

在分析降雨型滑坡破坏模式以及下蜀土边坡稳定性影响因素的基础上,对南京典型剖面下蜀土物理力学性质进行分析,总结了下蜀土滑坡的主要成因。研究结果表明,随着降雨过程中包气带水分运移,下蜀土非饱和土体边坡内孔隙水压力和岩土界面基质吸力的分布不断发生变化,土体抗剪强度也随之不断变化,受其影响,边坡极易发生降雨型滑坡。     

降雨型堆积体滑坡渗流稳定性研究进展

从非饱和降雨入渗特性、堆积体滑坡稳定性评价方法、降雨诱发堆积体滑坡失稳机理三方面,综述了国内外降雨型堆积体滑坡渗流稳定性的研究进展。针对目前降雨型堆积体滑坡渗流稳定性研究中存在的不足,指出今后应明确降雨型堆积体滑坡的地质结构特征,深入研究渗流与径流的耦合机制及渗流-地质结构-力学参数的互馈耦合作用机制,加强降雨型堆积体滑坡的动态灾变机制研究,完善降雨型堆积体滑坡的安全性评价方法。     

大型泵站的流固耦合振动分析

针对目前泵站和水电站动力时程分析中存在的不足,在有限元框架内建立泵站非定常湍流与结构相互作用的流固耦合模型,采用有限元格式对流体和结构进行离散,使用滑移网格技术实现流道内的动静干扰,并在流体和固体的交界面上采用合适的界面条件来实现流体和固体之间的能量传递。采用此方法对大型泵站单流道进行流固耦合振动分析,预测出结构各个部位的振动响应,为泵站工程抗振设计提供参考。     

基于流固耦合的水轮机振动分析

在流固耦合的基础上采用附加质量阵的方法对某-混流式转轮进行了振动分析,得出了叶片和转轮在空气和水中的振型和频率,并比较了流量和离心力对转轮模态的影响.对于小型转轮,离心力和小流量工况对转轮的震动影响较大,随着离心力的增加,转轮振动的频率有了明显提高,某些阶次接近转轮在空气中的固有频率.低频振动对水轮机的稳定性破坏比较大,要尽量避免机组低频振动.     

基于雨型的南方城市道路降雨径流污染负荷分析

为研究南方道路降雨径流污染负荷,分析对比了重庆市和苏州市4场典型降雨过程中污染物浓度及污染负荷的变化。结果表明:雨型是污染负荷分布的重要影响因素,Ⅱ型降雨的污染负荷变化相对Ⅶ型降雨与径流量(或降雨强度)变化更为相似;污染物浓度与污染负荷的相关性差,径流量(或降雨量强度)与SS/TSS、TP、Pb的污染负荷存在明显相关性。南方城市道路径流污染控制在截留高浓度的初期雨水的同时,也应从污染负荷方面进行总量控制。     

降雨型滑坡浅层滑动对土体含水率变化的响应

降雨是滑坡的重要诱因,以往的研究通常以滑体含水率达到饱和作为滑坡发生的判别指标,实际上多数滑坡发生时仍处于非饱和状态。因此,有必要研究滑坡变形对含水率变化的响应,进一步揭示降雨型滑坡致灾机理。通过野外现场监测、现场模型试验和室内土柱入渗试验等多种手段深入研究土体含水率与降雨型滑坡的相关性。结果表明:①含水率变化速率是降雨型滑坡致灾的关键指标,降雨对滑坡的影响体现在降雨引起滑坡内部含水率增加速率达到峰值进而引起滑坡失稳破坏。②前期降雨过程是含水率变化速率的重要影响因素。久旱后发生高频降雨,易使土体含水率迅速增加。③强降雨是含水率变化速率增大的关键影响因素。在相同初始条件下,降雨强度越大,含水率变化速率越大,且含水率变化速率到达峰值速度越快。     

耦合数值降雨信息的径流预报方法对比

为优化流域径流预报方案,引入数值降雨预报信息,对比分析了不同预见期下新安江-融雪径流预报模型(XAJ-DDF)、基于总误差分析途径的概率预报模型(HUP)、多因子最近邻抽样回归模型(NNBR)在大渡河上游丹巴断面的日径流预报精度.结果表明,汛期,HUP模型表现最优且稳定,3、7 d预见期NS分别大于0.9、0.7,且伴...