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基于改进Level-Set方法的非稳定渗流自由面数值模拟被引量:1
2023年
自由面非稳定渗流问题广泛存在于水利工程及岩土工程中,渗流自由面通常随时间动态变化,属于动边界问题,是非稳定渗流研究的重点和难点。本文在有限元框架内提出基于改进守恒Level-Set方法的非稳定渗流自由面数值模拟方法。采用改进守恒LevelSet方法在固定网格上隐式地捕捉非稳定渗流自由面,巧妙避开了其他固定网格方法在处理自由面时的困难,计算方便,且具有良好的质量守恒性和准确性。首先给出了多孔介质非稳定渗流问题的控制方程及其数值离散,之后给出了渗流自由面追踪的方法及物理特性参数的插值方法,最后通过均质土坝、非均质矩形坝、河床下渗问题等经典算例,验证了本文方法的准确性和有效性。
刘远财崔朋飞张海容赵兰浩
关键词:渗流计算非稳定渗流渗流自由面
一种基于径向基点插值法求解渗流自由面的优化算法
本发明涉及一种基于径向基点插值法的无网格法渗流自由面求解方法,包括以下步骤:1)确定控制方程;2)确定边界条件;3)确定RPIM控制方程:采用RPIM求解偏微分方程,将问题域离散成为一系列的场节点,为了方便积分与组装整体...
王斌李建国周傲刘健
文献传递
基于逐步剖分法求解渗流自由面的方法
本发明涉及一种基于逐步剖分法求解渗流自由面的方法,其属于坝工建设技术领域。它首先对渗流场做有限单元划分,依据横向能量损失率最小计算渗流溢出点;然后由溢出点向上游汇入点逐层单元推进,每推进一层单元,将完成计算的一层单元的渗...
侯兴民郑珊珊
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一种基于径向基点插值法求解渗流自由面的优化算法
本发明涉及一种基于径向基点插值法的无网格法渗流自由面求解方法,包括以下步骤:1)确定控制方程;2)确定边界条件;3)确定RPIM控制方程:采用RPIM求解偏微分方程,将问题域离散成为一系列的场节点,为了方便积分与组装整体...
王斌李建国周傲刘健
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求解渗流自由面的逐步剖分法
渗流自由面的求解是渗流分析中的难题之一。渗流自由面渗流场中的待求边界,需同时满足水头值等于高程(第一类边界条件)和流量交换为零(第二类边界条件)。在以往的研究工作中,采用虚单元法、初流量法等有限元法求解渗流自由面,为提...
郑珊珊
关键词:渗流自由面
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基于改进弃单元法的渗流自由面计算被引量:2
2016年
为了将计算渗流自由面的弃单元法应用于ANSYS软件中,对其进行了改进,即根据每次迭代计算结果,将节点全部位于自由面以上的单元均删掉,从而使得总体传导矩阵的阶数不断降低,计算效率得到提高。在计算复合单元等效渗透系数时,对复合单元进行二次细分,以减小单元尺寸对计算结果的影响。计算收敛后,对复合单元上的节点插值求出零压头点坐标,再对零压头点进行曲线拟合或曲拟合即得自由面。基于该方法,利用ANSYS的APDL语言编制了渗流自由面分析程序,并进行了实例分析。结果表明,提出的改进方法结构简单、精度较高。
唐红影
关键词:渗流自由面ANSYS
基于迭代原理求解稳定渗流自由面位置的方法探讨
2016年
为解决水工建筑物稳定渗流分析中的自由面求解这一难题,文章提出了基于迭代原理求解稳定渗流自由面位置的方法。该方法与传统方法不同,在迭代求解过程中仅需迭代求解下游逸出点,而不需首先计算自由面的位置,也不用改变网格,即可得到自由面分布。结果表明,该方法可以便捷、客观地获得自由面分布,大大简化分析工作。
黄超欧阳君
关键词:稳定渗流自由面迭代法
基于虚单元法求解渗流自由面的曲线拟合法被引量:4
2016年
渗流在坝坡稳定及坝坡变形中起关键作用,渗流自由面的确定是渗流计算的主要内容之一。目前,求解渗流自由面经常采用虚单元法,但是该法需不断调整通过自由面的单元,迭代效率慢且易造成单元畸形。对有限元法求解的自由面节点水头做曲线拟合,无需调整单元,即可得到高精度的渗流自由面曲线。应用所提方法求解工程实例,计算结果表明该方法精度高、稳定性好、计算效率高,计算结果与实际自由面形状更吻合。
孙伟建侯兴民李远东郑珊珊
关键词:渗流自由面有限元
三维非稳定渗流自由面边界积分项的精确数值计算被引量:2
2015年
利用固定网格法分析三维非稳定渗流问题时,将要对两项积分难题:以自由面及单元表为边界的空间积分及以自由面为边界的曲积分。针对常用的任意8结点6平三维普通单元,提出采用坐标变换及等参变换技术求取空间积分项的精确数值解;至于曲积分项,建议改用单元非饱和区部分表作为积分边界,经过坐标变换及等参变换处理积分边界后,利用高斯数值积分可求出曲积分项的精确数值解。通过一个普通单元及一项均质半无限边界堤坝的实例分析,表明此方法的精确性和稳定性良好。
潘树来王全凤俞缙蔡燕燕
关键词:自由面
岩土体渗流自由面问题的重心插值无网格方法被引量:4
2013年
岩土体的渗透破坏、地下工程的防渗设计等无不与渗流计算有关。针对渗流自由面问题,提出一种重心拉格朗日插值的配点型无网格方法。由于渗流自由面问题的求解区域是不规则区域,该方法通过将不规则求解区域嵌入一个正则矩形区域,在正则区域上采用重心拉格朗日插值近似未知函数,利用配点法离散渗流问题的控制方程,将重心拉格朗日插值的微分矩阵离散成代数方程表达的矩阵形式。将自由面上的边界条件通过重心拉格朗日插值离散,通过置换方程法和附加方程法施加边界条件,利用正则区域上的重心插值配点法,通过迭代确定最终自由面的位置。数值算例表明所提出的无网格方法对于求解渗流自由面问题的正确性和高精度。
李树忱王兆清袁超
关键词:无网格方法微分矩阵配点法

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