浅谈水工结构耦合场分析的间接法和物理环境法

该文基于使用间接法和物理环境法对水工结构中常见耦合问题的解决,简要介绍耦合场分析的2种方法应用的基本过程、适用条件和优缺点,为耦合分析更好地应用于工程结构分析提供了参考.     

基于有限体积法的三维CFD-DEM耦合方法

本文基于有限单元法对流体控制方程进行离散,并与离散单元法进行三维流固耦合计算。首先,针对多孔介质土体选取合适的控制方程,包括流体运动方程、颗粒运动方程及流固相互作用方程。然后将编译的计算流体力学程序引入离散单元法中进行耦合计算。最后,针对单颗粒沉降进行了数值模拟,结果表明:颗粒在刚开始下落时,速度增加较快,然后增加速率逐渐变缓并趋于稳定;随着颗粒的不断下降,其所受拖拽力随着时间先迅速增加,然后逐渐与浮重力一致;颗粒下降速度稳定后,水压(扣除静水压力)在颗粒附近呈蝶翼状分布,且颗粒上方为负压,下方为正压;颗粒下方水流向两侧外流,而上方水流向颗粒上方汇聚。以上研究结果表明此次编译的计算流体力学程序能够很好地和离散单元法进行耦合,并可用于研究多孔介质流固耦合问题。     

基于浸入边界-谱元法的流体柔性体耦合运动研究

为了模拟大变形柔性体与黏性流体耦合运动的动力学行为,该文发展了一套基于浸入边界-谱元法的数值模拟方法。该数值方法中,流体运动在欧拉坐标下采用谱元法模拟,柔性体运动在拉格朗日坐标系采用有限差分法求解,两者的耦合通过浸入边界法实现。首先对低雷诺数方柱绕流后柔性悬臂梁流固耦合振动问题进行数值模拟,并将计算结果与其它文献计算结果进行比较,验证了该耦合计算方法的可靠性。然后研究了高雷诺数下方柱绕流后柔性悬臂梁流固耦合振动情况,得到柔性结构的耦合振动特性和流场动态分布特征。该文的数值方法放宽了由大拉伸系数引起的稳定性限制,能更灵活地被运用于复杂柔性边界条件的情况,为后续对各种柔性体流体耦合的研究提供了基础。     

充液管道流固耦合4方程模型的一个解析解

本文得到了充液管道流固耦合４方程模型的一个同时含有泊松耦合和结点耦合的波动解析解。解析解的计算结果与实验结果吻合。通过划分定义区间，较成功地解决了在边界上产生两种不同波速的反射波迭加的问题。文中还提出了分段函数的一种逻辑表达方式，用它来处理分段函数的运算，显得十分简明。     

江西省水资源开发保护与绿色发展耦合协调关系

为了探究江西省水资源开发保护与社会经济绿色发展的相互关系,构建了水资源开发保护-绿色发展系统评价指标体系,运用熵权法和综合指数法对江西省水资源开发保护和绿色发展水平进行了评价,采用耦合协调度模型和障碍度诊断模型探讨了两系统的耦合协调程度及其主要影响因素。结果表明：(1)江西省水资源开发保护水平和绿色发展水平总体呈现上升趋势;(2) 2019年江西省水资源开发保护与绿色发展的耦合协调关系总体较好,除景德镇市处在勉强失调衰退阶段,其余城市均处在初级耦合协调阶段或者良好耦合协调阶段;(3)江西省水资源开发保护与绿色发展耦合协调度的主要影响指标为第三产业增加值、研究与试验发展经费投入强度、人均GDP、日污水处理量。研究成果可为江西省制定适应社会经济高质量发展的水资源开发保护战略提供支撑。     

Processing Modflow在地下水回灌控制深基坑降水引起地面沉降的应用

深基坑降水往往伴有地面不均匀沉降等环境问题,人工回灌法是解决此类问题的有效手段之一。基于多场耦合作用理论,建立水—土耦合模型,应用Processing Modflow软件数值模拟了不同回灌井布置方案下基坑周围地面沉降及其变化。结果表明：设置回灌井后,基坑周边地面的沉降量明显减小,且回灌处相对远离基坑的地面沉降减小十分显著;在一定范围内,相对远离基坑处的回灌效果优于相对近基坑处。     

裂隙岩体二维渗流水力学理论模型研究

本研究主要内容包括 :裂隙岩体随机网络模拟、分形几何描述裂隙岩体参数几何特征、二维裂隙岩体等效渗透系数估算、二维裂隙岩体渗流应力耦合 非耦合模型、三维等效连续介质渗流模型、二维裂隙岩体连续介质与离散介质耦合模型、渗流模型与离散元应力模型耦合分析工程问题等。(1)利用三维裂隙网络随机模拟模型 ,针对乌江构皮滩水利枢纽工程平硐裂隙数据 ,研究其裂隙几何参数的分布情况 ,对其中一个优势裂隙组进行了模拟和检验。在模型中 ,基于蒙特卡罗方法 ,对裂隙隙宽的模拟进行了尝试。并应用分形几何的理论对其网络分维和裂隙数分维进行了研究 ,提出应用分形几何来模拟裂隙岩体中裂隙几何参数的方法。(2 )基于裂隙网络的转形 ,提出了裂隙岩块等效渗透系数的简便算法。与数值计算方法比较 ,其计算更简便迅速。 (3)推导了裂隙渗流和应力耦合的理论关系 ,建立二维裂隙岩体渗流应力耦合 非耦合非稳定流模型和三维等效连续介质渗流模型。耦合模型中应用经典耦合关系进行了计算验证 ,模型可以计算多种耦合关系。 (4)建立二维裂隙岩体连续介质和离散介质耦合非稳定流模型 ,并对其数值算法进行了研究。耦合模型使用离散介质渗透理论描述岩体主干裂隙中的水运动 ,使用连续介质渗流理论来描述岩体次要裂隙及孔     

基于ANSYS钢筋混凝土结构耦合分析

钢筋混凝土有限元模型可用于分析工程结构问题。以渡槽钢筋混凝土模型为例,采用ANSYS中耦合和约束方程法,其中耦合法用于考虑温度场和应力场耦合共同作用产生的应力应变,约束方程法用于将钢筋节点和混凝土节点用约束方程联系起来。对纯混凝土结构以及钢筋混凝土结构的计算结果对比表明:钢筋混凝土有限元模型可以模拟实际钢筋混凝土模型,能为工程安全监测提供可靠的理论依据。     

岩体工程问题的数值分析方法

计算技术的发展为研究岩体工程问题提供了强有力的工具：数值分析的有限元法、边界元法、离散元法以及它们的耦合等方法在岩体力学中的应用越来越广，并各有长短，对于实际的岩体工程问题则选定一种或数种方法。     

变形多孔介质流固耦合非线性渗流模型及解析

渗流的流固耦合问题在理论上与实践中都十分重要。考虑可变形多孔介质的渗透系数和孔隙率的变化依赖于压强变化,由渗透系数与渗透率的关系,结合非线性渗流流体质量守恒方程和连续性方程等基本微分方程建立了一维流固耦合非线性渗流问题的数学模型,推导了可变形介质非稳定渗流场微分方程。利用分离变量法推导出孔隙水压随时间和空间的变化关系的解析解,分析了渗流方程中的控制参数对渗流的非线性程度的影响。通过引入物理参数的方法处理渗流随时间的变化,并阐明了非线性渗流机理,最后定性分析了影响流体渗流压强分布的因素。     

核电工程结构抗震设计研究综述(Ⅱ)

就核电站结构抗震设计中一些需要关注的问题提出了看法,主要包括：核岛地基的抗震适应性问题,主要考虑复杂非均质地基上结构-地基动力相互作用问题;讨论了三向地震作用下构件地震响应的组合问题;分析了乏燃料池、反应堆等存在固液耦合情况下的水动力作用,并分一般贮液容器、高架贮液容器、考虑地面转动、考虑竖向地震作用等情况分别作了介绍;研究了厂房子系统的抗震问题,主要是楼层谱受材料特性及地基参数不确定性影响的问题。上述内容可供从事核电站结构抗震的科研、设计人员参考。     

地下水污染健康风险评价方法

为了探讨构建适合我国国情的地下水污染健康风险评价体系,在综合分析国内外有关地下水污染风险评价的研究方法的基础上,初步探索建立了一套地下水污染健康风险评价方法。该评价方法包括危害识别、剂量-效应分析、暴露评价及风险表征4个步骤,对每一步骤进行了详细的探讨,提出了危害识别与判定方法及原则,毒性因子查询、暴露量和风险计算等方法,以及有关建立我国地下水污染健康风险评价体系方面的一些建议。     

基于存在事实的水力机械研究方法

在介绍水力机械三大类研究方法的基础上,着重阐述了对已成为存在事实的水力机械的研究方法。以较丰富的实例,对统计分析法、试验分析法和综合分析法的内容和要点作了介绍。指出了水力机械领域在研究中还存在的一些问题和对研究应用这种研究方法的一些建议。     

水闸闸室底板地基反力的影响因素研究

在水利工程中,水闸结构是一种应用广泛的挡水和过水建筑物。尤其是对于修建于土质地基上的水闸工程,闸室结构与地基的相互作用复杂且强烈,闸室底板作为闸室与地基的衔接构件,其工作性态与水闸工程的功能发挥和运行安全密切相关。将闸室底板所受到的地基反力作为闸室结构与地基相互作用的表征指标,依据现行水闸设计规范,融合马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)抽样法、BP神经网络以及Tchaban敏感性分析方法,研究水闸闸室底板地基反力的影响因素及其影响规律,并将上述方法应用于某实际工程分析之中。研究成果对于深入理解和研究水闸闸室底板地基反力以及闸室结构与地基的相互作用机理具有重要的理论价值,同时对于水闸工程的合理设计、安全运行以及科学评估也具有重要的参考价值。     

棉花滩大坝水平位移安全监控指标的拟定

针对棉花滩大坝的具体情况,结合位移原型观测资料的分析结果,分别采用置信区间估计法、典型小概率法和结构分析法拟定棉花滩大坝2、4、5号典型坝段坝顶水平位移的安全监控指标,并比较各种方法拟定结果,提出意见和改进方法。     

不同地下水水质评价方法的比较及实例应用

为真实准确地反映地下水水质情况,分别介绍了F值法、内梅罗指数法、模糊综合评价法的基本原理,以2013年北京市某地区地下水枯水期6例水样为例,进行评价分析。结果表明：F值法使用便捷,结果直观,应用广泛,但会造成一定的不连续性,缺失Ⅲ类水。内梅罗指数法运算简洁,但过于突出最大污染因子,并且没有准确的地下水质量类别划分依据。模糊综合评价法虽然计算过程复杂,但是计算结果更加准确。经过3种方法的分析比较可以为实际工程中地下水评价方法的合理选择提供一定的技术指导。     

河流生态用水流量确定新方法研究

新修改的《中华人民共和国水法》明确提出要维持江河的生态用水流量,以维持水体的自然净化能力,确保健康河流。经过对多种计算方法分析、比较,提出了河流生态用水流量的内涵与计算方法,该法简单可行,不但有一定的理论价值,而且有一定的实用价值,可供实际工作参考使用。     

边坡稳定性分析方法及工程应用研究进展

边坡稳定性分析是岩土工程领域的重要研究课题,近年来边坡事故多发边坡稳定性问题受到高度重视。刚体极限平衡法和有限元强度折减法在边坡工程稳定分析中发挥重要作用,已经取得了许多重要研究成果。文中对以简化Bishop法、M-P法和通用条分法为代表的刚体极限平衡法的理论基础和计算过程进行了阐释,同时结合算例对有限元强度折减法等计算机数值计算方法的基本原理、主要特点和功能优势进行了分析并对比。通过列举前人的研究进展和工程实际应用,总结各种方法的适用范围和局限性。最后指出,随着边坡技术的进步,应发展多种分析方法相结合的复合分析法和随机方法与模糊方法相结合的可靠度分析法等新型边坡分析方法。     

COMPUTATION OF HYDRODYNAMIC INTERACTION FORCES BETWEEN SHIPS BASED ON B-SPLINES

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＷｉｔｈｉｎｔｈｅａｓｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｓｌｅｎｄｅｒ ｔｈｅｏｒｙ ,Ｙｅ ｕｎｇ[1 ,2 ] ｆｉｒｓｔｒｅｃａｓｔｔｈｅｔｈｒｅｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｗｏｓｈｉｐｓｍｏｖｉｎｇｉｎａｓｈａｌｌｏｗｆｌｕｉｄｉｎｔｏｔｗｏｉｎｎｅｒｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｏｎｅｏｕｔｅｒｐｒｏｂｌｅｍａｎｄｄｅｒｉｖｅｄａｐａｉｒｏｆｃｏｕｐｌｅｄｉｎｔｅｇｒａｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｅｑｕａｔｉｏｎｓｆｏｒｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｔｈｅｕｎｋｎｏｗｎｃｒｏｓｓ ｆ…     

测边前方交会法在广蓄上库坝的应用

当坝肩附近难以找到适合的工作基点或需同时观测大坝两个方向的位移时，一般采用测边前方交会和测角前方交会两种方法来观测大坝水平位移。在广州蓄能电厂上库坝水平位移观测系统设计实施过程中，对这两种前方交会法的观测方法及其精度进行了深入的比较，最终选择了测边前方交会法。同时介绍了上库坝水平位移观测系统的布置、精度分析、方法选择及应用中应注意的问题。