格子Boltzmann方法模拟土体渗流场研究

格子Boltzmann方法模拟土体渗流场,较传统的数值计算方法具有并行计算能力好、能得到流场细节信息、擅长处理复杂边界的独特优势。通过构建入口边界为非平衡外推格式、出口边界为充分发展格式、左右边界为反弹格式的基于通用渗流模型的LBM模型,编程实现格子Boltzmann方法模拟水在同一级配三种颗粒随机分布的土壤中的渗流情况。通过经典算例验证了所编程序的正确性和有效性,并由得到的渗流场图分析发现,土体颗粒的均匀性和通透性较好时渗流场流线的形状和畅通性也较好。     

渗流对竖直地埋管换热器换热性能的影响

为了确定渗流对竖直地埋管换热器换热性能的影响,基于多孔介质传热理论与Darcy定律,利用多物理场耦合软件COMSOL建立了三维热渗耦合模型,模拟了有无渗流条件下竖直地埋管换热器周围土壤温度场的变化。结果表明,地下水渗流有助于竖直地埋管换热器换热,且渗流速度越大,竖直地埋管换热器换热效果越明显;平行于渗流方向处温度场偏向下游,垂直于渗流方向处温度场始终保持对称分布,渗流速度由0m/s增大到1.0×10-5 m/s时,对应热作用半径由0.42m减小到0.32m。     

深厚覆盖层闸坝坝基的三维有限元渗流分析

结合一拟建的以深厚覆盖层为基础的闸坝枢纽工程,运用三维有限元法,进行了在采用全封闭式混凝土防渗墙地基防渗处理方案下的坝基稳定渗流分析。结果表明,采用此方案可以大部分或全部截断坝基中的集中渗漏,对于避免坝基覆盖层各层发生渗透破坏、减小坝基渗透流量均具有重要作用。     

炉膛中间截面边界条件对双切圆锅炉空气动力场计算的影响

大容量超超临界锅炉广泛采用单炉膛双切圆的空气动力组织方式,在计算流体力学软件FLUENT平台上,针对1GW超超临界单炉膛双切圆锅炉,计算了全炉膛和炉膛中间截面边界条件设为对称面和边壁条件的炉内空气动力场。计算表明,与标准κ-ε双方程模型相比雷诺应力模型(RSM)具有更高的计算精度;中间截面采用对称边界条件时,其流场分布规律与全炉膛模拟结果相似;中间截面为边壁条件时炉膛中间截面附近流速降低,但对整个炉膛流场影响较小;中间截面采用这两种边界条件均会导致1#、6#角射流衰减缓慢而冲刷炉膛前墙中间水冷壁。     

二维岩体裂隙网络有压渗流数值模拟分析

根据裂隙岩体的渗流机理对岩体裂隙网络中的渗流进行了合理简化和假设,以渗流立方定理、质量守恒定理和水流不可压缩假设为基础建立了裂隙网络的有压渗流模型,用改进DDA算法得到了裂隙几何信息,并用PCG算法和可视化编程技术开发了相应的计算程序.通过与Grenoble试验对比,验证了程序的合理性.对DECOVALEX项目的二维BMT模型进行了初步渗流计算,获得了均匀和非均匀裂隙条件下不同的渗流规律.该结果为研究岩石裂隙网络的应力-渗流耦合效应奠定了基础.     

Fluent数值模拟重力坝坝基渗流场的准确性分析

为探明程序中多孔介质模型求解重力坝坝基渗流场问题的准确性,采用基于有限体积法的Fluent 数值模拟程序求解坝基渗流场,以半无限深简单地下轮廓线的二维稳定有压渗流场为例,不考虑多物理 场耦合时,基于渗流理论,采用理论求解法计算渗流场各测点表征量的精确解,并与Fluent后处理程序 输出的相应测点同一表征量的数值模拟结果进行了比较。结果表明,基于有限体积法的数值模拟结果与 理论解相比误差在3%以内,可满足工程精度要求。     

防渗墙深度对闸坝深厚透水层渗流特性的影响

针对某大（2）型水库闸坝高、坝基覆盖层厚且发育5层极强透水层的问题,拟采用垂直防渗墙技术防渗。对此,利用三维有限元数值计算方法,分析了不同悬挂式防渗墙深度及封闭式防渗墙的防渗效果。结果表明,同一压力水头在防渗墙后骤降,防渗墙深度越大其降幅越大,至封闭式防渗墙时达到最大值;防渗墙后,坝基、闸基扬压力突降并趋于平缓;随防渗墙深度增加,下游坡脚的水力坡降下降,至封闭式防渗墙时水力坡降降至最小;随着悬挂式防渗墙深度的加大,坝基渗流量逐渐减小,至封闭式防渗墙时渗流量降至最小。     

基于滑坡土体渗流与蠕变耦合模型的ABAQUS二次开发

三峡库区滑坡的变形失稳过程不仅与库水变动产生的渗流场变化相关,还与蠕变效应关系密切,而常规流固耦合模型未考虑蠕变效应。对此,通过Laplace逆变换求得蠕变模型的松弛模量解析解,考虑蠕变效应且基于ABAQUS的流固耦合模型二次开发,即在常规流固耦合模型基础上将弹性模量替换成蠕变松弛模量。分别用二次开发程序和常规流固耦合方法对三峡库区典型滑坡土体的渗流与蠕变耦合试验进行模拟,结果表明,二次开发程序所求最终位移大于常规方法所求值,其值更接近于试验值,更符合滑坡土体流固耦合真实情况。     

水库堤坝渗流—动力稳定性分析

针对渗流—动力耦合下的堤坝渗流特性及稳定性研究不足的问题,以某堤坝工程为例,利用Geostudio软件中的SEEP/W、SLOPE/W、QUAKE/W三个模块进行渗流—动力耦合计算,对堤坝在地震作用下的不同测点超孔隙水压力、有效应力、位移、动力安全系数及永久位移进行了数值模拟。结果表明,地震作用下堤坝内部浸润线发生变化,变化高差为0.2m,其主要升高部位位于中密砂内部,粘质砂部位浸润线的变幅不大;堤坝内部中密砂上部及中部的有效应力变化剧烈,下部变幅较小,且临近上游侧的上部地震过程中堤坝有效应力降低为0,发生液化失稳;上下游坝坡安全系数在地震过程中均出现小于1的情况,最小安全系数分别为0.82、0.91,可见地震过程中上游坝坡更容易失稳。     

调节水位对橡胶坝坝基渗流影响的分析

针对调节水位对橡胶坝坝基渗流的影响,以滹沱河橡胶坝为例,采用有限元法对坝基渗流进行了三维模拟研究,利用等参六面体单元精确模拟了坝区各地层和水平铺盖的空间分布及不同工况下坝基的渗流场分布规律,并分析计算了调节上游水位和降低下游水位的水头分布、单宽渗漏量及渗透坡降对坝基渗流场的影响。结果表明,该坝基满足调节上游水位时的防渗要求。     

坝基渗流分析的边界点法

采用边界点法分析坝基渗流问题,编制了计算程序并与有限单元法和裂隙网络法的计算结果比较.结果表明,采用边界点法处理坝基渗流问题计算程序简单、速度快、精度高.     

阴坪水电站泄洪闸深厚覆盖层地基渗流分析

分析深厚覆盖层条件下大坝的渗流特性,对于保证大坝防渗体系及工程整体安全有重要意义。结合ANSYS大型有限元分析软件,以阴坪水电站为例,研究了在深厚覆盖层及复杂地基情况下,闸基在各典型工况的渗透特性,并对各覆盖层渗透性、防渗墙深度及水平铺盖长度进行了敏感性分析。结果表明,各工况下的渗流参数符合规范要求,对于阴坪水电站深厚覆盖层基础,采用垂直混凝土防渗墙加水平铺盖的防渗措施安全有效,渗流量与渗透坡降均很小,满足渗流稳定性要求。研究成果可供类似工程参考。     

坝基渗流与坝肩绕渗实用计算方法探讨

基于复变函数的保角映射理论及数值分析法,推导了坝基二维渗流模型解析解,通过数值分析软件给出了无防渗帷幕、有防渗帷幕时坝基单宽渗漏量计算公式及基底扬压力计算公式,并以重力坝为例分析了防渗帷幕深度,认为当防渗帷幕深度超过1倍的坝底宽时,随着防渗帷幕深度的增加对扬压力的抑制作用不明显;且相同深度防渗帷幕时透水层厚度越小基底扬压力反而相对越大,但当透水层厚度接近帷幕深度时(即小于1.35倍帷幕深)基底扬压力又开始逐渐减小即呈现"关门现象"。同时基于积分理论推导了无防渗帷幕时坝肩绕渗渗漏量解析计算公式,最后通过工程实例与有限元法计算结果进行比较,验证了该解析计算公式精度可靠、方便快捷。     

池潭大坝坝基渗流异常成因解析

针对池潭大坝6^#～8^#坝段坝基出现扬压力测孔水位较高、6^#坝段坝基渗漏量较大等异常情况，根据坝基渗流实测资料，应用有关的数学模型对异常情况进行了定量和定性的分析，解析了异常情况的成因，对相应坝段渗流性态进行了评价。     

坝基非达西渗流分析

分析与总结了坝基中非达西渗流的理论与试验规律,采有理论分析的研究方法,对大坝工凡基非达西渗流模型进行求解,计算坝基西渗透压力分布和坝基渗流量,并与相应的达西（线性）渗流解进行了比较,可以看出,在坝基非达西渗流分析中,不能采用线性渗流规律来近似代替非线性渗流规律。     

某水库副坝坝基渗漏成因分析及渗透稳定性计算

针对某水库副坝坝基长期存在的渗漏问题,在综合分析历次地质勘察结果的基础上,采用高密度电法对副坝进行无损探测,同时,采用有限元法对副坝渗流性态进行二维数值模拟,分析坝基渗漏对副坝渗透稳定性的影响。结果表明,副坝坝基渗漏主要是由于坝基存在强透水的砂砾石层;副坝坝基渗漏未彻底解决的主要原因是已采取的防渗措施不当或存在质量缺陷,1978~1979年实施的桩号0+678~0+700段沟槽防渗墙存在缺陷,2000年实施的灌浆效果不佳;防渗墙失效后,副坝坝基砂砾石层在校核洪水位工况下可能发生渗透破坏,建议进一步采用混凝土防渗墙对副坝坝基进行防渗加固处理。     

漕河水库大坝渗流分析及加固设计方案探讨

分析了大坝坝体、坝基的渗漏原因,采用二维稳定渗流有限元法计算了坝体的渗流安全性,结果表明坝体、坝基存在渗流安全隐患.针对具体隐患部位,提出对坝体心墙部分采用冲抓套井加高心墙、开挖回填接高心墙、劈裂灌浆及对坝基部分采用帷幕灌浆、对输水涵管采用原涵管内套钢管等加固方案.通过加固后的渗流安全性分析,该措施可有效解决漕河水库的渗流及渗透稳定问题.