基于浸没边界法的水库变动水面模拟及验证

水库水面波动具有复杂的流动边界。对复杂边界条件的处理,将直接影响水资源的开发利用效果。为模拟真实水库自由液面的大幅变动,利用浸没边界法来处理水库自由液面的变动问题,比较水库水温分布、水库下泄水温和坝前垂向水温分布,并通过简单算例予以验证。结果表明:该方法具有良好的可行性和准确性,改进了水库变动水面预测方法,可用于研究水库水面的时空变化规律。     

分层型湖泊水库垂向水温分布的解析解

分层型湖泊、水库垂向水温计算一般常用数值解法，计算工作量较大。实际上，垂向水温方程属于抛物型方程，定解属于第二边值问题，其解析解是唯一的和稳定的。通过对边界条件的合理简化后，可以推导出其解析解，尤其是对于水深较稳定的湖泊、水库，其计算工作量可大大减小。     

水库水温数值预测方法及其工程应用

水库水温是水电站混凝土大坝的一个重要的温度边界条件，是大坝温度应力和温度控制的重要影响因素之一。如何在水库建成前，合理的预测水库建成后的水温分布情况，是大坝设计的一个重要前提。本文通过作者二十多年来对水库水温的调查分析及预测研究工作，总结出水库水温分布的基本规律和影响水库水温分布的4个主要因素：水库形状、水文气象条件，水库运行条件和水库初始蓄水条件，介绍了目前工程中预测水库水温分布的3种主要方法：经验公式法、数值分析法和综合类比法，并介绍了采用《水库水温数值分析软件》，对二滩水库、锦屏一级水库水温的数值预测及反馈分析成果。     

考虑淤沙影响的高拱坝水库水温数值分析

本文考虑高拱坝水库淤沙的影响,采用热流耦合方法对水库立面二维水温数学模型进行数值分析,探讨高拱坝水库水温的分布规律。在此基础之上,分析了水库水温分层的形成过程及原因,并重点探讨了淤沙对高拱坝水库水温以及运行期应力的影响,对比分析了水温的规范算法、实测值和本文数值计算方法之间的差别,并对规范的水库水温计算方法进行了评价。二滩水库的数值计算结果表明,在1 060m高程以下,考虑淤沙的影响更接近实测的水温结果,而按照规范方法计算的水库水温边界条件,具有较大的安全裕度。     

百色水利枢纽水库水温结构分析

对百色水库水体水温结构类型进行了判断 ,用类比法和经验公式法对百色水库水体水温结构和下泄水温进行了预测 ,计算了百色水库下泄低温水体的沿程变化。     

一种常用水库水温计算经验公式的改进研究

东勘院法是在总结新安江、新丰江等水库水温分布规律基础上,经统计分析得出的常用于计算水库垂向月均水温的经验公式。该方法用于计算其他区域不同类型水库水温时,存在一定的偏差:一是1~3月垂向水温存在不合理的温跃层;二是对于水深大于40 m的水库,总是出现一个滞温层,温跃层和滞温层的交界面基本分布在水深40 m左右。为减小计算偏差,本研究通过分析东勘院法主要参数n、x取值对计算结果的影响,对参数n、x的取值进行了优化改进。通过国内多个水库水温资料验证,表明:改进后的东勘院法可明显提高水温预测精度。     

水库水温数值预测方法

水库水温是混凝土大坝的一个重要的温度边界条件,是大坝温度应力和温度控制的重要影响因素之一。如何在水库建成前,合理地预测水库建成后的水温分布情况,是大坝设计的一个重要前提。通过对多个水库水温的调查分析及预测研究,总结出水库水温分布的基本规律和主要影响因素,主要影响因素包括:水库形状、水文气象条件、水库运行条件和水库初始蓄水条件。介绍了目前工程中预测水库水温分布的主要方法,并采用水库水温数值分析软件,对二滩水库和锦屏一级水库水温进行数值预测,结果与实测资料吻合良好。     

浅水动边界的干底Riemann解模拟

浅水动边界(干湿边界)问题具有广阔的工程应用背景,准确模拟动边界条件下的间断流动,并保证水量守恒是动边界计算的最大困难.论文针对有限体积法,应用能模拟间断流的干底准确Riemann解求解干、湿单元界面的数值通量.模型在动边界条件下静水、溃坝波和水面自由振荡等算例检验的基础上,应用到实际水库的溃坝波模拟.结果表明该方法能准确模拟动边界条件下的间断流动,具有稳定性好、精度高、水量守恒等优点.     

水库工程对水温的影响

新建水库对水温的影响分析，过去均采用与已有水库进行对比，由于受地理、气候等诸多条件的限制，难免会出现偏差。在评价白石水库水温变化对环境影响的工程中，首次采用数学模型和用微机进行计算，得出水库水温变化规律，并用已建成的参窝水库实测资料进行检验，证明计算结果合理。     

碾压混凝土重力坝稳定温度场数值仿真研究

为分析水库水温及碾压混凝土重力坝稳定温度场的分布规律，基于描述水温的一维控制方程及稳定温度场的拉普拉斯方程，运用非线性有限元软件数值计算水库水温随水深及时间的变化过程、碾压混凝土重力坝运行期稳定温度场的分布。数值仿真结果表明：水库水温1月份最低、7月份最高且随水深的增加而降低，碾压混凝土重力坝稳定温度场的分布符合一般规律。该数值分析方法对类似工程的温控分析具有参考意义。     

动水压力波高阶双渐近时域平面透射边界I:理论推导

为了准确模拟地震引起的动水压力波在半无限水库中传播引起的辐射阻尼,基于比例边界有限单元法构造了高阶双渐近时域平面透射边界。首先将描述半无限水库的连续波动方程转化为半离散的比例边界有限单元方程,然后通过特征模态变换将以动力刚度矩阵形式表达的控制方程解耦,获得模态动力刚度的连分式解答,再引入辅助变量将透射边界在频域的动力刚度表达等效为一个高阶矩阵方程,对其施加傅立叶逆变换后即得到时域透射边界条件。频域模态动力刚度的计算结果表明：该双渐近透射边界可以在全频范围内迅速逼近准确解,具有良好的收敛性能。     

考虑坝体柔性的重力坝坝面地震动水压力计算

为了准确模拟地震作用下重力坝坝面动水压力,采用比例边界有限元与有限元的无缝耦合理论,提出了一种考虑坝体和库底柔性的坝面动水压力计算方法。该方法采用比例边界有限元的理论,可仅离散坝水交界面实现半无限库水的高效高精度模拟,且能方便考虑库水的可压缩性以及库底和岸坡的吸收作用;采用有限元离散坝体结构,通过作用在大坝迎水面上的动水压力实现对大坝-库水系统的求解。算例计算结果表明,该方法计算得到的重力坝坝面动水压力与已有文献计算结果吻合较好;坝体柔性削弱了坝面动水压力;坝面动水压力随库底反射系数的减小而减小。     

TIME-DOMAIN RESPONSES OF IMMERSING TUNNEL ELEMENT UNDER WAVE ACTIONS

The time domain responses of the tunnel element under wave actions during its immersion are investigated based on the linear wave diffraction theory. The integral equation is derived by using the time-domain Green function that satisfies the free water surface condition in the finite water depth, and is solved by the boundary element method. The motion equations of the tunnel element are solved by the fourth order Runge-Kutta method. A comparison between the computed and measured results reveals that the numerical model can effectively simulate the motion responses of the tunnel element and the cable tensions when the motions of the tunnel element are within some limit. Taking the tunnel element of 100 m in length, 15 m in width and 10 m in height as an example, the computational results of the motion responses of the tunnel element and the cable tensions in different immersing depths are obtained under different incident wave conditions.     

二维两相流压力方程的边界元数值解

边界元法是求解工程问题的一种新的数值计算方法。本文将这一新的数值计算方法应用到油藏数值模拟中来,求解了二维两相流的压力方程。为二维两相流数值模拟的研究开辟了又一途径。     

动水压力波高阶双渐近时域平面透射边界Ⅱ:计算性能

为了准确模拟动水压力波在半无限水库中传播引起的辐射阻尼，本文基于比例边界有限单元法构造了高阶双渐近时域平面透射边界。首先将描述半无限水库的连续波动方程转化为半离散的比例边界有限单元方程描述，然后通过特征模态变换将以动力刚度矩阵形式表达的控制方程解耦，获得了模态动力刚度的连分式解答，再通过引入辅助变量将透射边界在频域的动力刚度表达等效为一个高阶矩阵方程，对其施加傅立叶逆变换后即得到时域透射边界条件。频域模态动力刚度的计算结果表明：该双渐近透射边界可以在全频范围内迅速的逼近准确解，表现出优良的收敛性能。     

THE LONG WAVE OSCILLATIONS IN HARBORS WITH ABSORBING BOUNDARY CONDITIONS

This paper employs finite element method to solve shallow water equations withabsorbing boundary conditions(the third kind,mixed boundary conditions).It is of practicalimportance in the cases that the land boundaries of the coastal area are made of porous mediumallowing sea water flow in or out.The absorbing boundary conditions are treated as naturalboundary conditions in wave equation finite element model.The numerical results for rectangu-lar and quarterly annular harbors indicate that the numerical solutions agree very well with ana-lytic solutions,which are also given in this paper.It is found that the land boundary absorbabili-ty may be significant to long wave oscillations,such as tidal waves in coastal harbors.     

高雷诺数下带自由表面的重力波的有限元数值模型

本文基于扩展的虚拟浓度和Sommerfeld线性辐射边界条件建立了数值波浪水槽。用有限元方法结合大涡模拟（LES）湍流模型在Euler坐标系统中求解了二维不可压粘性流体的N－S方程，而自由表面函数方程是在沿流体质点迹线定义的Lagrange系统中求解的。为了检验该数值波浪模型的有效性，本文中用该数值波浪水槽进行了海底管线在波浪场中受力的数值实验，并与物模实验的结果做了对比，其雷诺数Re为10700。     

三维阶谱有限元法在倒虹吸工程温度场中的应用研究

引入了阶谱单元基函数,对非稳定温度场的有限元算法进行了改进,给出了确定虚结点的温度初值和边界值的方法,编制了相应的计算程序,并应用于某大型倒虹吸工程的混凝土施工仿真计算。与常规有限元方法的对比结果表明,在网格稀疏的情况下,阶谱有限元法计算的特征点温度历时曲线和温度场等值线与准确值吻合得较好,而常规有限元法则误差相对较大,采用阶谱有限元法对大体积混凝土结构进行非稳定温度场计算,可以在保证计算精度的前提下减少单元数量,从而明显降低前处理和计算的时间成本。     

两维单相不稳定流边界单元法

本文用边界单元法对油藏内两维单相不稳定渗流进行了数值求解，并将得到的结果与有限差分法的结果进行了比较，是令人满意的。     

网格尺寸对拱坝等效应力分析的影响

本文对有限元内力法求解拱坝等效应力分析方法进行了进一步改进。建立了拱梁向应力为直线分布时以上、下游面等效应力为未知量而拱或梁截面上的约束内力为已知量的求解方程，并根据常规的多拱梁应力分布假定及上、下游面已知应力边界条件，导出了上、下游面其余应力分量求解公式。对溪洛渡高拱坝在水压力(含淤砂压力)、温升、温降及自重等荷载作用下不同网格的计算结果表明，拱厚方向采用两层以上单元、拱梁方向网格采用足够精度的网格可得到基本稳定的等效应力结果。