饱和—非饱和土体非稳定渗流数值分析

本文对一般的非饱和渗流有限元计算方法加以改进，有效地消除了非饱和渗流数值计算中存在的数值弥散现象。同时还提出了一种简便有效的逸出面处理新方法，并给出了非饱和非稳定渗流计算的实例。     

基于van Genuchten-Mualem模型的饱和-非饱和介质流动随机数值分析

基于van Genuchten-Mualem非饱和水分特征模型，联合运用Karhunen-Loeve展开法、混沌多项式展开以及摄动方法，对饱和-非饱和流问题进行随机数值分析。将土壤特性参数假定为协方差已知的随机函数，并按Karhunen-Loeve法分解，把压力水头表示为多项式。通过摄动方法得到一系列关于水头展开式的偏微分方程，用有限差分法进行求解，获得了压力水头的随机描述，并计算其均值和方差。应用本文的随机模型研究了二维非饱和以及饱和-非饱和介质流动的实例，结果与动量方法的计算结果一致，而且计算效率高于传统的动量方法。     

饱和-非饱和土壤中吸附性溶质水动力弥散实验研究

本文通过室内土柱对轻壤土和重壤土饱和、非饱和水动力弥散实验，得到了吸附性溶质水动力弥散参数的计算方法。根据一维饱和弥散实验结果，由相应的解析解，用简化计算方法求得饱和水动力弥散系数Dsh和阻滞因子R；对于一维非饱和弥散实验，在分析溶质的水动力弥散理论的基础上，推导出求解非饱和土壤水动力弥散系数Dsh(θ)的计算公式。     

非饱和土壤中氮素运移与转化试验及其数值模拟

本文在室内试验的基础上，提出了考虑土壤吸附作用时非饱和土壤溶液中ＮＨ＋４－Ｎ浓度的计算方法，并对氮肥（碳铵：ＮＨ４ＨＣＯ３）在非饱和土壤中的运移与转化过程进行了数值模拟．     

饱和-非饱和岩土非稳定渗流有限元分析研究

本文对饱和－非饱和渗流有限元分析方法加以改进，提出了修正容水度和加速迭代收敛技术的新方法，消除了饱和－非饱和渗流计算中的数值弥散现象，提高了收敛速度。给出的算例说明了本文理论的正确性。     

堤坝饱和非饱和渗流计算的有限单元法

对饱和与非饱和渗流计算的有限单元法进行了推导，并建立了数学模型。通过计算，比较了一般的饱和渗流与饱和一非饱和渗流两种模型的计算结果，并引用模型试验资料进行验证，其结果表明，饱和非饱和渗流计算方法具有不进行自由面调整等优点，在物理概念上更为完善。     

堤坝饱和与非饱和渗流计算的有限单元法

对饱和与非饱和渗流计算的有限单元法进行了推导，并建立了数学模型。通过计算，比较了一般的饱和渗流与饱和一非饱和渗流两种模型的计算结果，并引用模型试验资料进行验证。其结果表明，饱和非饱和渗流计算方法具有不进行自由面调整等优点，在物理概念上更为完善。     

河渠影响下土壤水—地下潜水联合运动的模拟研究

本文以饱和－非饱和流理论为基础，将非饱和土壤水与地下潜水作为一个整体进行研究，进而描述了灌溉河渠地表水与土壤水及地下潜水相互影响的形势。有限单元均衡的数值方法吸收了一般有限元法及有限差分法的优点。同时又体现了质量守恒原则，用于渗流方程的求解时更具有物理基础。本文还探讨了该法应用于渗流场计算时流速分布及断面物质通量的计算处理，对工程实际中的土壤水分滞后效应，变动边界条件及自由渗出面等难点也作了有益的     

考虑非饱和区影响的土石坝渗流有限元计算

传统的有限元饱和渗流计算往往把渗透系数取作定值,而实际上非饱和土渗透系数呈非线性函数关系,与体积含水率、孔隙水压力密切相关.基于饱和-非饱和土渗流计算模型与原理,本文考虑渗流场非饱和区对堤坝渗流的影响,对某土石坝进行了渗流有限元计算与分析.算例结果表明,应用该思想与方法计算土石坝渗流,可以获得较为准确合理的渗流场计算结果.     

非饱和区对地下水埋藏很深井孔入渗的影响

地下水面之上井孔入渗时,在井孔附近形成了饱和区和非饱和区。在透水性能较小的多孔介质中,非饱和区的范围和影响很大。不考虑非饱和区对井孔入渗的影响,不考虑非饱和区对反求土体渗透系数的影响,将会给某些情况带来很大误差,特别是对于地下水埋藏很深的情况。本文将首先考察非饱和区对地下水埋藏很深井孔入渗的影响,应用一种饱和-非饱和区数值计算方法——有限差分积分法,进行井孔入渗计算,应用A.T.Corey的非饱和区渗透理论对计算成果进行分析,归纳总结出从野外试验资料反推土体饱和渗透系数的经验公式。其计算结果与数值计算结果有很好的一致性。     

用控制体法进行河道洪水数值模拟

本文用控制体法从质量守恒和动量守恒原理出发导出计算河道洪水的基本方程式,为适应复杂的边界形状和河床地形,文中对非正交不规则形网格的应用和技巧作了论述。文中建议了一种非完全的稳格,以太子河某河段为算例和显格式计算结果作了对比。文中还论述了河道中有桥涵,道路,套堤等建筑物时的方法,对水位涨落过程中滩地出露的动边界计算问题的了论述。     

底部加热Poiseuille流的混合有限分析解

本文采用混合有限分析法求解了两无限平板间底部加热的Ｐｏｉｓｅｕｉｌｌｅ流动，并分析了初始扰动引入的必要和初始扰动的影响。     

缓坡方程的有限分析数值模式

基于时间关联的双曲型缓坡方程,采用九点有限分析法,建立近岸波浪传播变形的数值模式,在对时间关联的双曲型缓坡方程数值离散时,空间导数采用九点有限分析法,时间导数仍采用有限差分法,再采用质量集中方法得到本文的数值模式。为了验证本模式的数值精度和有效性,分别对Berkhoff(1972)实验和突堤地形进行数值模拟,结果表明本模式的模拟值与物理模型试验值、解析解及有限差分模式的模拟值吻合良好,表明本模式可以对近岸波浪传播过程中折射、绕射、反射、浅水变形、波浪破碎和弱非线性等因素的影响进行较好的预测。     

二维滑坡涌浪的SPH方法数值模拟

块体滑坡往往引起自由水面的剧烈变化，研究块体滑坡激发的水面波动一直是水利与海岸工程界非常感兴趣的问题。该文使用SPH方法（光滑质点水动力学）对水下块体下滑引起的自由表面水动力学过程进行了二维数值模拟，并将数值计算结果与试验数据作了对比，计算结果给出了块体下滑过程中，水体表面出现的二次卷破现象，以及在块体上方出现两个方向相反的旋涡，显示了SPH方法对处理块体下滑引起的自由表面大变形问题具有十分优越的特性。通过数值试验，文中还讨论了滑块下滑速度对自由表面破碎和形成的旋涡个数的影响。     

应用协调单元计算三维对流问题

在数值求解三维对流问题时，关键是要寻找一种高精度的空间单元插值模式，使之既要保证解的稳定性，又要防止产生过大的数值伪扩散，因而成为数值求解的主要困难之一。文中探讨的任意空间六面体协调单元，能保证单元节点上的函数，一阶导数及其二、三阶混合导数是连续的。其例表明，本文提出的空间协调单元数值计算方法，具有同时满足稳定性好和数值伪扩散低的优点，不但较常用的非协调单元线性插值方法，而且比拟协调单元插值方法，均有效地提高了三维对流数值求解的精度。     

三维动边界破开算子法不恒定流模拟研究

本文以静水压强假定下的大尺度三维水流方程为基础，对微分方程采用混合破开算子法求解，并引入了透水介质法处理动水边界、自由水面边界和床底边界，将动边界问题转化为定边界问题求解，对大尺度水体中的恒定与非恒定流动进行了成功的模拟计算。     

水下气体射流初期数值研究

本文提出了一种新的水下气体射流的数学物理模型，并成功地将位标函数方法应用于水下气体射流气水交界面求解，数值模拟了水下气体射流初期的流动演化和气水相互作用特性，得到了气水全耦合的水下气体射流喷射初期的流场形态及其演化过程，定性结论与实验吻合。     

两相流相界面迁移的数值模拟

该文采用VOF法追踪了重力流液液和气液相界面的迁移，发现VOF法可很好地追踪强非线性、大形变的相界面随时间的变化。重点讨论了不同相密度比、黏性比条件下，液液相界面和气液相界面的运动形式，验证了液液相界面主要受Kelvin-Helmholtz不稳定性控制。结果显示：液相密度比越大，液液相界面随时间变化越快，气液交界面不再保持水平位置，而以摆动的形式存在；在黏性比小于5时，黏性比不太影响液液相界面随时间变化。     

对流扩散方程局部分析解的数值模拟

本文提出了数值求解对流扩散方程的局部解析算法。首先将方程在一个时间步内线性化，然后，将解表示为初始各单元脉冲解的迭加，如此得到的近似解是由初始单元解表达的解析式，具有与一般数值方法(差分、有限元等)完全不同的优势。分别对一维和二维方程的几个典型算例进行了计算，获得了令人满意的数值结果，精度高且没有稳定性的限制，说明本方法具有较强的应用价值。     

水中气泡溃灭的理论与数值研究

从理论和数值两个方面研究了单个气泡在自由流场中的溃灭.采用Rayleigh方程推导出一个新的球形气泡演变的解析解.基于流体体积法( VOF),在考虑表面张力、粘度和可压缩性效应的情况下,对单个纯气体泡的运动进行了三维模拟.在第一次溃灭阶段,气泡体积演变的数值结果与解析解保持一致. 数值结果表明气泡体积到达最小值后开始回弹,气泡的形状、速度场和压力场在回弹点附近发生剧烈变化.