SPH-DEM流固耦合方法模拟金沙江白格滑坡应用研究

从力学本质来讲,滑坡属于滑坡动力学和水动力学复杂流固耦合问题。采用离散元方法(DEM)模拟滑坡体大变形、不连续问题,以光滑粒子流方法(SPH)模拟水体的流体动力学特性,充分利用不同数值计算方法的特点,构建SPH-DEM流固耦合算法,并应用于2018年10月10日西藏白格滑坡堵江的灾害模拟中。结果显示计算模型能较为准确地捕捉滑坡碎屑体入江激起水砂射流的规模以及范围,再现主堆积区向次堆积区产生二次滑移的动力过程,完整刻画堆积体的厚度、几何形态和断面特征。仿真结果有助于进一步深化对高速高位滑坡产生堵江过程和机理的认识,为后续进行抢险施工组织设计,制定防灾减灾策略提供参考。

金沙江白格滑坡残留体稳定性及堵江风险分析

为评估2018年金沙江白格村两次特大型滑坡堰塞堵江事件后所形成潜在不稳定块体(残留体)的稳定性及堵江风险,在应用严格三维极限平衡分析白格滑坡残留体稳定性的基础上,结合应急处置方案,基于SPH-DEM流固耦合模型,对残留体滑坡范围和堆积体厚度进行了预测,定量评估崩滑堵江风险。结果表明:①K1-Ⅰ和K2-Ⅰ滑块处于临界状态,失稳风险较大,存在再次发生滑坡堵江的可能;②河道清淤方法可降低堰塞体整体高度,增大滑坡物质堆积空间,有效降低再次滑坡堵江的风险。研究成果可为高位滑坡堵江风险预测提供一定参考。

Fortran和MATLAB的混合编程在水轮机特性曲线处理中的应用

利用传统的Fortran语言编程与MATLAB强大的数学库相结合 ,阐述了使用Fortran语言对MATLAB的内蕴函数进行调用的基本方法 .并结合某具体工程实例 ,比较了MATLAB工具箱中三次样条插值函数和一般多项式插值函数对水轮机特性曲线插值结果的影响 。

面向图形系统的水电站过渡过程程序编码问题的研究

基于面向图形系统的水电站过渡过程程序 ,提出了新的编码原则。

Green-Ampt入渗模型的一种显式近似解

为解决Green-Ampt(GA)入渗模型只有隐格式解的问题,给出了高精度的显格式近似解,该显格式构造一组幂函数作为基函数,通过最小化近似解与精确解之间的误差,达到对GA模型的逼近。在对误差函数最小化的过程中,首先证明优化解的存在性,同时采用自适应的优化分段方法,在满足精度的条件下减少基函数的级数,达到简化计算的目的。针对入渗时间趋于无穷导致近似解发散问题,建立了修正公式,确保了该逼近方法的全局收敛性。通过与其他近似解的比较,验证了该方法的稳定性和精确性。

基于无结构化网格浅水方程的隐式解法

为提高有限体积法计算浅水方程的数值稳定性,采用Roe方法近似Riemann解计算界面通量,利用TVD-MUSCL格式对守恒变量进行重构,推导并建立了高效的隐式计算格式。该格式基于无结构化网格,将计算精度提高到二阶,使用面积加权计算流速梯度,对坡底梯度的处理满足静水平衡要求。为在时间积分上采用隐格式,又导出了控制方程的雅可比矩阵全解析形式,并采用牛顿-拉夫逊方法进行迭代求解。通过对溃坝算例的对比分析,验证该方法的稳定性、和谐性和高效性,同时也证明该算法具有捕捉溃坝激波问题的能力。

同伦分析法推求Green-Ampt方程显格式精确解

针对Green-Ampt(GA)积水入渗模型只有隐格式解的问题,利用同伦分析法(HAM)给出GA方程的显式解析解。首先构造一组基底为幂函数的显示解表达,通过选择合适的线性和非线性算子,定义零阶形变方程。为保证HAM的系数遍历原则,给出了零阶形变方程中辅助函数的选择形式,还探讨了辅助参数对不同级数解收敛性的影响。通过与其他近似解的比较,验证了所提方法具有理论严谨完备、计算稳定性好、结果精度高的特点,能有效模拟降雨条件下积水入渗的过程。

TUFLOW在模拟桥墩对行洪影响评价中的应用

为分析桥梁雍水对行洪的影响,以汉北河竟陵大桥为例,利用TUFLOW软件计算了贴体网格、阻水面积和局部区域加糙等不同的桥墩概化方法下的雍水高度,并将计算结果与MIKE21和《公路工程水文勘测设计规范》公式的结果进行对比可知,计算工况下桥墩不会对河道行洪产生显著的影响。结果表明,贴体网格不能合理反映桥墩的阻水效应,会高估桥墩的阻水效应;合理设置阻水面积以及人工加糙系数能够取得与现行规范相一致的结果。

一种新的浅水方程黏性项计算格式的研究与应用

用浅水方程模拟某些紊流特性很强的流动时,紊动黏性项对数值解的稳定性和合理性至关重要。为提高浅水方程中黏性项的计算精度,首先对前人提出的两种计算格式进行精度分析,在此基础上提出了一种具有更高精度的计算格式。这种方法从有限体积法的特点出发,用单元形心的流速直接计算流速梯度,比使用奥高公式具有更高的精度。通过3个典型算例的比较,验证了该方法具有更好的数值稳定性,同时也证明了此格式能比较合理地反映平均水深流动问题中的一些紊流现象,在工程上具有较好的应用价值。

水电站过渡过程程序可视化设计的思路及实现

针对水电站过渡过程计算和水电站引水发电系统布置的实际情况 ,利用面向对象方法 ,实现对水电站引水发电系统的图形化模拟 ,实现自动建立实体间的拓扑关系 。

基于饱和理论的渗流分析研究及应用

介绍了基于饱和理论渗流分析的基本理论和基本方法,并将此理论应用于工程实际,以杨庄水库除险加固工程为例,对坝体现状进行不同工况下的渗流分析,以此为坝体防渗加固方案提供依据。并对防渗加固后的情况模拟进行渗流分析,说明加固后渗流控制情况较好。

在浅水方程中利用Riemann问题精确解的数值方法

先从一维Riemann问题解的结构入手,分别对湿区和干区两种情况进行分析,得到精确解的解析形式,并讨论其存在性和唯一性,然后采用物理方程旋转不变量的原理,将全局坐标旋转至界面法相的局部坐标,从而将二维浅水方程中的Riemann问题转化为一维问题进行求解。并通过对三个溃坝案例进行数值模拟,证明了在浅水方程中利用Riemann精确解的可行性,验证了该方法在干/湿区问题上的合理性与有效性,也证明此算法具有精确捕捉溃坝波问题的能力。

浅谈高层建筑转换层施工的质量控制

通过工程实例,介绍了高层建筑结构转换层施工监理的质量控制,着重探讨了粱式转换层施工方案的选择,分层浇筑迭合法的应用及优缺点,模板、钢筋及混凝土分项工程监理质量控制要点。