有自由面三維非穩(wěn)定滲流數(shù)值模擬若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、在水利工程、巖土工程、水文地質(zhì)、石油工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、環(huán)境保護、海岸工程等許多部門中,都需研究介質(zhì)中流體傳輸運動的規(guī)律.如在水利水電工程中,常常需研究庫水位突降對土壩上游面壩體穩(wěn)定的影響;在基坑工程中,需研究基坑涌水量的大小,這些流體的運動都不僅是復(fù)雜的三維空間滲流問題,有時還需考慮時間對它們的影響,這就使得這些流體的運動具有四維性.本文針對此問題進行了較為深入的研究.主要研究成果如下:1.簡要介紹了目前非穩(wěn)定滲流的研究現(xiàn)狀,主要存在的問

2、題和常用的研究手段及計算方法,并從三維固結(jié)理論出發(fā),推導(dǎo)了三維非穩(wěn)定滲流的微分方程式;2.以八結(jié)點等參元為例,推導(dǎo)了三維問題的非穩(wěn)定滲流有限元格式,并編制了相應(yīng)的計算程序,討論了編程中的各種邊界條件,包括自由面的處理方法等,特別對非穩(wěn)定滲流中自由面邊界積分項的計算方法進行了詳細的研究,利用該計算方法可以更精確地確定非穩(wěn)定滲流中自由面的位置;3.在基于變分不等式的基礎(chǔ)上,對有自由面的滲流問題作了進一步深入研究,詳細論述了有自由面滲流問題的

3、弱表達式、有限元離散方程等,并編制了相應(yīng)的計算三維穩(wěn)定滲流場的計算程序;4.在滲流分析中,出滲點表現(xiàn)出強烈的發(fā)散性,通常的對出滲點的處理方法都不能很好地解決該問題,本文在前人的基礎(chǔ)上,對出滲點的問題做了進一步的研究,并編制了相應(yīng)非穩(wěn)定滲流場計算程序;5.本文對差分方法做了更進一步地研究,詳細論述了一種精度高、收斂快的差分方法,利用該差分方法,可以顯著地提高非穩(wěn)定滲流計算的收斂性;6.通過大量的實驗算例和考題,說明了本文所編制程序的正確性