教育部“新世纪优秀人才支持计划”(NCET-05-0125)
- 作品数：9 被引量：63H指数：6
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- 发文基金：教育部“新世纪优秀人才支持计划”国家自然科学基金长江学者和创新团队发展计划更多>>
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- 基于R-L定义的分数微分对流-弥散方程有限元解
- 分数微分对流-弥散方程（Fractional Advection-Dispersion Equation,FADE）是一种用于模拟多孔介质中溶质非费克迁移的新模型,然而由于分数微分定义的复杂性,仅能够获得特定的定解条件下...
- 黄权中黄冠华
- 关键词：有限元解
- 文献传递
- 承压含水层中抽水井附近非达西流的近似解析解被引量：11
- 2008年
- 本文将线性化方法和Laplace变换相结合研究承压含水层中单一抽水井附近的非达西流问题,得到了水位降深在抽水后期和抽水稳定阶段的近似解析解,并对抽水后期近似解析解的适用性进行了讨论。通过Stehfest数值Laplace逆变换得到了任意时刻任意位置水位降深的半解析解,并采用数值解对线性化方法所得到的近似解进行了验证。研究结果表明:在抽水后期,水位降深随着Izbash定律中的两个常数的增大而减小;在抽水后期,水位降深近似为时间的幂函数,在抽水稳定阶段,水位降深可以近似为距离的幂函数;在抽水后期,线性化方法所得到近似解与数值解吻合很好,而在抽水初期线性化方法则存在一定误差,会低估水位降深。
- 文章黄冠华李健詹红兵
- 关键词：非达西流LAPLACE变换线性化
- 承压含水层中非达西径向稳定流动抽水模拟试验被引量：6
- 2012年
- 为分析抽水井附近水流的非达西流动,采用装填均质河砂的扇形密闭水槽模拟承压含水层,开展了外边界水头恒定条件下的定流量抽水试验,获得到了水流稳定流动时的水头降深曲线。通过比较试测水头降深与达西流动理论水头降深,以及比较相邻两压力传感器之间的平均水力梯度与相同流速下的达西水力梯度,进行了非达西流动的判别,比较结果发现本试验条件下存在明显的非达西流动现象。同时,应用基于Izbash方程的非达西稳定流动水头降深解析解,对不同流量下的试验数据进行了拟合分析,发现抽水流量对非达西稳定流动的Izbash方程系数值影响较小。通过不同平均方法获得了描述本试验中非达西流动的Izbash方程系数的适宜取值为k=7.17×10-7,n=1.65,此时不同抽水流量下拟合水头降深曲线与试测水头降深曲线吻合良好,表明基于Izbash方程的非达西稳定流动水头降深解析解可较好地描述抽水井附近的非达西径向稳定流动。
- 李健黄冠华文章詹红兵
- 关键词：非达西流动
- 承压含水层中扩展井附近非达西流数值解被引量：9
- 2009年
- 本文采用数值差分方法得到了承压含水层中扩展井附近非达西流情况下的数值解,并假设非达西流可以用Forchheimer定律描述,同时考虑了裂隙储水效应的影响,采用无量纲变量分析了主裂隙以及含水层中的水位降深规律,并将数值解与Boltzmann变换得到的解析解进行了比较。研究结果表明,Boltzmann变换所得到的解析解在整个抽水时期都会高估水位降深,在考虑裂隙储水效应后,抽水初期不同的无量纲紊动因子βD的水位降深曲线互相重合,且在双对数坐标下表现为直线;含水层中的水位降深在抽水初期随βD增大而减小,在抽水后期随βD增大而增大。
- 文章黄冠华李健詹红兵
- 关键词：有限差分非达西流
- 基于Caputo定义的一维分数微分对流—弥散方程有限元解
- <正>分数微分对流—弥散方程(fractional advection-dispersionequation,FADE)是一种用于模拟多孔介质中溶质非费克迁移的新模型,然而由于分数微分定义的复杂性,仅能够获得特定的定解条...
- 黄权中黄冠华
- 关键词：有限元解
- 文献传递
- 两种不同粒径石英砂中非达西流动的实验研究被引量：9
- 2008年
- 在水力梯度较大的多孔介质中，水流往往呈现非达西现象。为分析不同粒径介质中非达西流发生的条件，本文对粒径为0．5～0．63mm和0．63～1．25mm两种石英砂，分别开展了一维均质土柱渗流实验，并应用水力阻抗和临界雷诺数判别渗流过程的非达西现象。研究结果表明，随着渗透流速增大，水力梯度和渗透流速之间的线性关系将发生偏移，且Forehheimer方程和Izbash方程均能够很好地描述非达西渗流阶段的水流运动过程。此时，水力梯度中以黏性力和惯性力消耗能量为主导的渗透流速线性项和非线性项均逐渐增大，同时非线性项占水力梯度的相对比重随流速的增大而不断增大。两种石英砂出现非达西流时，其非线性项占水力梯度的40％～50％，相应的临界雷诺数分别为22～27和52～104。非达西流出现的临界雷诺数随介质粒径的增大而增大。
- 李健黄冠华文章詹红兵
- 关键词：非达西渗流惯性力雷诺数
- 二维强非均质含水层中渗透系数空间变异对污染物迁移的影响被引量：10
- 2010年
- 对于强非均质介质,渗透系数的对数lnK的空间分布可表征为其增量遵从Levy稳定分布的非平稳随机场。本文利用改进的连续随机增量方法生成含水层lnK增量具有Levy稳定分布的统计特征的随机场;采用Monte-Carlo数值实验方法并结合MODFLOW与MT3DMS分别模拟研究区域内水流和溶质迁移过程,分析渗透系数强变异性对污染物浓度空间矩及宏观弥散的影响。结果表明:Levy指数α决定lnK的空间分布形状,宽度参数C则影响lnK的取值范围;污染物的质心位置与C、α的大小无关;C越大、α越小,污染物形状越不规则,污染物的扩散范围越大;且α越小,污染物具有明显的拖尾现象;纵向宏观弥散度随时间呈幂函数递增趋势。
- 王开丽黄冠华
- 关键词：污染物迁移
- 基于R-L定义的分数微分对流-弥散方程有限元解
- 2009年
- 分数微分对流-弥散方程(Fractional Advection-Dispersion Equation,FADE)是一种用于模拟多孔介质中溶质非费克迁移的新模型,然而由于分数微分定义的复杂性,仅能够获得特定的定解条件下FADE模型解析解.推导出了基于Riemman-Liouville(R-L)定义的FADE模型有限元解,当分数阶微分算子α=2时,该解与传统对流-弥散方程的有限元解相同.与Meerschart和Tadjeran(2004)的有限差分解及FADE模型的解析解的模拟结果相比,本文的有限元解在很大程度上能降低数值弥散现象,但当空间离散节点数目较大时(N>100),都会产生质量不守恒的现象.通过模拟结果和相关文献的分析比较得出,FADE模型的这种质量不守恒问题是由于R-L定义本身所引起的,解决该问题需要对FADE模型的数值解做进一步的研究.
- 黄权中黄冠华
- 关键词：有限元解
- 一维均质与非均质土柱中溶质迁移的分数微分对流-弥散模拟被引量：14
- 2006年
- 分数微分对流-弥散方程(FADE)是模拟溶质迁移问题的新理论,但应用FADE来模拟溶质迁移时能否克服弥散的尺度效应尚待验证。利用长土柱实验资料结合FADE的解析解拟合推求FADE的弥散系数,并分析其与尺度之间的相关关系。研究结果表明,FADE的弥散系数具有随尺度增大而增大的现象,且均质土柱中FADE的弥散系数尺度效应小于非均质土柱中弥散系数尺度效应。在均质土柱中,弥散系数与尺度之间成指数相关关系,在非均质土柱中,弥散系数与尺度之间成幂相关关系。考虑了弥散系数分别与迁移时间和迁移距离呈线性递增两种相关关系,进而分别构建了3种考虑弥散尺度效应的FADE模型,并提出了求解的差分方法。利用上述3种考虑弥散尺度效应的FADE来模拟和预测不同空间位置处的溶质迁移过程。结果表明,对均质土柱中的溶质迁移可得到较好的模拟结果;对于非均质土柱,其模拟结果与实测结果仍然存在一定的差异。
- 陈静黄冠华黄权中
- 承压含水层中大口径井附近非达西流的线性化近似解与数值解被引量：5
- 2009年
- 研究了承压含水层中大口径井附近的非达西流,采用线性化方法和Laplace变换得到了无量纲水位降深在拉氏空间下的解析解,采用Stehfest数值逆变换得到了实空间下的水位降深,同时得到了抽水后期和抽水稳定阶段水位降深的解析解。定义了反映非达西流动特征的水力传导度ξ,采用相应的数值解对线性化近似解进行了验证。研究结果表明,在抽水初期,不同ξ值所对应的井筒中的水位降深基本相同,并在双对数坐标下表现为一直线;在抽水后期,无论是在井筒还是含水层中,ξ越大,水位降深越小;在抽水稳定时期,水位降深随距离增大并呈幂函数递增,线性化方法在抽水初期会带来一定误差,而在抽水后期结果比较精确。
- 文章黄冠华李健李健
- 关键词：非达西流含水层水位降深LAPLACE
