简介:岩体力学性质受结构面控制,表现出强烈的各向异性。同时工程地质师多年的实践认为岩石结构面是具有统计性的,因此岩体结构面网络模拟成为研究岩石力性质的新方向。其中裂隙网络渗流模拟,特别是三维裂隙网络的渗流计算是结构面网络模拟研究工作的重点和难点。又由于对于具有随机性裂隙网络渗流的计算,需要多次形成裂隙网络样本,并对每个样本进行多次计算,因此对渗流计算比确定性渗流提出更高的要求。本文基于将单个裂隙看作为一个不可压缩的二维各向同性多孔介质的假定,运用加权剩余法,推导了单裂隙渗流的边界单元法公式。通过将裂隙之间的交线看作为内部边界,推导了多裂隙相交时的边界单元法公式。利用FORTRAN90语言编制了相应的计算程序BIEMNF。为验证程序的正确性,利用计算实例进行了考核。
简介:针对某一水利工程中使用的双向止水铸铁闸门,利用ANSYS软件建立了三维有限元模型。在正、反向水头差均为10m的工况下,采用传统的薄板强度理论计算方法与三维有限元法进行比较与分析,结果表明两种方法的计算结果存在较大差异,最大应力与变形的结果误差高达30%~50%,其中传统经验公式的计算结果相对保守,导致铸铁闸门的制造成本加大,特别是当反向水头作用下最大应力和变形不在同一位置时,更加凸现。研究发现,根据铸铁闸门材料自身抗压/抗拉强度以及闸门正/反向受力和变形的变化情况,来分析相关规范要求的强度与刚度允许值时,存在不足之处,因此本文对闸门布置型式和门体的截面尺寸提出优化方案,降低其制造成本。
简介:大型跨流域调水工程。通常具有输水线路长、沿程过水建筑物类型和数量多的特点。节制闸、分水口及倒虹吸、渡槽等建筑物与水流的复杂作用,造成了长距离输水明渠非恒定流模拟的困难。建立了复杂内边界长距离输水明渠的一维非恒定流数学模型。模型定义和模化了节制闸、倒虹吸和多孔并联渡槽等3种类型的内边界条件,实现了对输水明渠水力过渡过程中水位、流量大幅度变化的无间断连续模拟。模型应用于南水北调中线一期工程总干渠全线和单个闸门的模拟分析。验证了模型的合理性。结果表明,模型能够模拟多内边界复杂输水渠道的水力响应过程,可作为南水北调中线一期工程等跨流域大型明渠输水工程的模拟工具。
简介:为研究河口的泥沙输移规律和最大浑浊带与盐水入侵、咸淡水混合等的关系,本文提出了具有二阶精度、建立在9结点有限单元上的三维水动力及泥沙输移模型,该模型考虑了由水平密度梯度引起的斜压项、引用2.5阶Mellor-Yamada紊流模型耦合计算水流的涡动黏滞性系数与物质的紊动扩散系数。本模型采用破开算子法求解控制方程:用欧拉-拉格朗日法求解水平对流项;用有限元法求解水平扩散项;有限差分法求解垂向扩散项。模型应用于模拟珠江口的泥沙运动,计算域包括整个河口的八大口门,用1998年7月的洪季大潮实测资料进行了潮位、流速及流向、盐度及含沙量等的验证,模型计算结果与实测结果吻合良好。在模型验证的基础上,文中简要讨论了珠江河口的泥沙输移、盐水入侵及最大浑浊带等物理现象。