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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 203 毫秒
1.
椭圆型缓坡方程的高效求解方法   总被引:1,自引:1,他引:1       下载免费PDF全文
将一种十分有效的线性方程组的求解方法BI-CGSTAB推广用于复数域,并首次采用该方法求解了椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组,模拟了比较复杂的缓坡地形上的波浪变形。数值结果表明,BI-CGSTAB技术能快速高效地求解椭圆型缓坡方程,且其结果和前人采用其他方法求解椭圆型缓坡方程的结果相当一致,而BI-CGSTAB方法的收敛速度比其他方法要快得多。  相似文献   

2.
径向点插值法在波浪传播数值模拟中的应用   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
针对波浪数值模拟中基于矩形网格的数值方法在深水到浅水的网格间距选择与复杂边界处理上的缺陷,以及基于正交曲线网格和无结构网格的数值方法前处理工作复杂的问题,引入最近在计算力学中发展起来的无网格法——径向点插值法,对经典的双曲型缓坡方程进行空间离散,并在时间上采用四阶Adams-Bashforth-Moulton格式求解建立近岸波浪传播数学模型,通过椭圆形浅滩地形和环形河道的波浪传播计算验证,表明该无网格方法可较为有效地模拟近岸波浪的传播变形,且在处理复杂边界时具有较高的精度.  相似文献   

3.
利用有限元方法离散椭圆型缓坡方程,能适用于复杂区域,并很好地拟合不规则边界;采用改进共轭梯度法求解离散方程组,可以大大降低计算内存要求,提高计算效率。利用结合上述两种方法的模式对规划的日照港区水域进行了波浪数值计算,并将计算结果与物理模型试验值进行比较,结果表明:该模式能适用于较大区域的波浪场计算,并可以得到较好的计算结果。  相似文献   

4.
应用二阶完全非线性Boussinesq方程模拟破碎波浪   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
建立了基于高阶Boussinesq水波方程的一维波浪破碎数值模型。基于一组具有二阶完全非线性特征的Boussinesq水波方程,建立了交错网格下的高精度差分格式,推导了适用于该组方程的永形波解析解,其和松弛造波技术相结合实现了数值波浪水槽中(强)非线性波浪的无反射入射。通过模拟封闭容器内水体晃动问题对数值格式进行了验证,通过模拟孤立波在斜坡海岸上的浅化过程说明了将方程从弱非线性发展到完全非线性的必要性。采用涡粘方法处理波浪破碎,利用物理模型实验数据,分析了模型中各波浪破碎参数对数值结果的影响并对参数进行了率定。应用该模型对规则波在斜坡海岸上的传播、变浅以及破碎过程进行了数值模拟研究,数值结果同实验数据吻合良好,验证了模型的有效性。  相似文献   

5.
波流共存场中多向随机波浪传播变形数学模型   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
基于波作用量守恒方程建立了波流共存场中多向随机波浪传播变形数学模型,模型中考虑了波浪绕射的影响和水流引起的波浪弥散多普勒效应,应用包含水流和地形影响的激破波模式计算波浪破碎的能量耗散,采用一阶上迎风有限差分格式离散控制方程。分别计算了有无近岸流情况下单向和多向随机波浪的波高分布,考虑水流影响的数值计算结果与物理模型实验数据吻合良好,比较分析表明,所建立的数学模型能够复演由于离岸流引起的波高增大,可用于波流共存场多向随机波浪传播变形的模拟和预报。  相似文献   

6.
浅水波浪数值模型SWAN的原理及应用综述   总被引:14,自引:0,他引:14       下载免费PDF全文
概述了模拟海岸、河口的浅水波浪数值模型研究现状、存在的问题以及用能量平衡方程预报海浪的发展历史。介绍了基于当代最新波浪理论研究成果的第三代浅水波浪数值模型SWAN模型,对模型的适用性、数值特性、功能及局限性进行了阐述。介绍动谱平衡方程数学模型、方程离散要求、边界条件的处理和源项(包括能量输入、损耗及波与波之间非线性相互作用)的处理方法,重点介绍三相波非线性相互作用。模拟海安湾有效波高、波周期场,并分析波与波之间非线性相互作用对波浪要素预报的影响,最后对SWAN模型的应用前景和研究趋势进行了展望。  相似文献   

7.
张景新 《水科学进展》2017,28(3):438-444
波浪破碎是海岸工程所关注的关键水动力学问题之一,而波浪破碎的数值模拟技术的研究方兴未艾。高效的浅水方程基于静压假定,而通过引入动压项建立的完全非静压模型,可成功应用于色散水波的模拟。自由表面的捕捉采用的垂向坐标变换技术,较之VOF(Volume of Fluid)模型,计算效率较高。但垂向坐标变换不能模拟大曲率自由表面变形,即波浪破碎过程。对于破碎波的模拟,一种高效的模式分裂法应用至非静压模型,即在波浪破碎局部水域将模型分裂为静压模型和非静压模型,破碎波波峰附近退化至静压模型,并持续至波浪破碎结束再恢复为动压模型。通过典型算例,验证了模式分裂法的适用性及对于波浪破碎过程的模拟精度,鉴于模式分裂法对于波浪破碎过程的模拟未引入新的概化模型,计算效率较高,可应用于大尺度的海岸带波浪的变形、破碎及越浪的数值模拟。  相似文献   

8.
波生沿岸流数值模拟   总被引:4,自引:0,他引:4       下载免费PDF全文
为了更好地研究近岸海域波生沿岸流,建立了基于高阶Boussinesq水波方程的波生沿岸流时域数值模型。控制方程在中等水深范围内具有较好的色散性和变浅作用性能,同时具有二阶完全非线性特征,适合描述近岸区域波浪强非线性运动。通过采用松弛造波方法实现了非线性波浪的无反射入射,采用周期性侧边界条件模拟开敞边界。通过数值试验,讨论了模型中主要参数对数值结果的影响。利用率定后的参数模拟了均匀坡度海岸上产生的沿岸流,通过和实验数据的对比验证了模型的准确性和适用性。利用模型数值模拟了不同波浪入射条件(包括周期、波高和波浪入射角度)对波生沿岸流的影响。  相似文献   

9.
海底缓坡场地地震侧移数值分析方法   总被引:2,自引:0,他引:2  
邵广彪  冯启民  王华娟 《岩土力学》2006,27(9):1601-1606
地震动使海底倾斜土层软化、液化并产生永久变形和位移。基于有限元理论,提出一种海底缓坡场地地震引起水平侧移的数值计算方法,将波浪荷载简化为恒定压力荷载和初始孔压,采用二维有效应力动力有限元分析方法进行液化分析,同时由模量软化理论得到土层在地震动各时段的模量,通过非线性静力方法计算软化、液化引起的水平侧移。由算例分析了土层坡度、液化层及上覆非液化层厚度、波浪荷载等因素对侧移的影响,通过对比分析表明了该方法的有效性,可为近海工程场地地震地质灾害评价提供参考数据。  相似文献   

10.
在非结构化网格基础上,采用三阶精度的三步有限元方法离散N-S方程,CLEAR-VOF方法追踪运动水体自由表面,建立了数值波浪水槽模型.模拟了远破波冲击位于倾斜底坡上直立堤的过程.对直立堤上波压力和堤前流场的数值结果与模型实验结果做了比较.结果表明,远破波波浪力和流场的数值结果同PIV实验结果吻合较好,该数值波浪水槽模型可较好地模拟远破波的破碎冲击过程.  相似文献   

11.
基于MPGA的复杂应力状态边坡稳定性分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
李忠  杨俊 《岩土力学》2015,36(5):1488-1495
极限平衡法在边坡稳定性分析中处于主导地位,该算法通常建立在一定的假设之上,没有考虑边坡土体的非线性应力-应变关系,不能用于未达到极限状态以及加固后边坡的稳定性分析。为了解决以上问题,将有限元计算与多种群遗传算法(MPGA)相结合,建立一种基于MPGA的复杂应力状态边坡稳定性分析通用模型,通过数值应力场求解安全系数,并为多种群遗传算法构建适应度函数;再利用多种群遗传算法为安全系数的计算提供滑移面。为了保证分析的高效、合理,根据滑移面发展趋势,动态产生初始滑移面,并增加一个滑移面约束条件。最后,通过均质边坡和软弱夹层边坡两个典型算例分析验证了该方法的合理性;通过分析土钉加固的软弱夹层边坡,证明了该方法可用于加固等复杂应力状态边坡的稳定性分析。  相似文献   

12.
苏国韶  赵伟  彭立锋  燕柳斌 《岩土力学》2014,35(12):3592-3601
针对传统响应面法在求解具有高度非线性隐式功能函数边坡可靠性问题上的局限性,采用适用于处理高维度、小样本、非线性回归问题的高斯过程回归模型构建隐式功能函数的响应面,将高斯过程响应面与蒙特卡罗模拟法相结合,通过构造合理的迭代方式,在利用高斯过程回归模型的不确定性评价功能获取最优采样点的基础上,实现了高斯过程响应面动态更新,由此提出了边坡失效概率快速估计的高斯过程动态响应面法。利用数值算例验证了该方法的有效性,在此基础上对3个边坡算例进行了可靠性分析。结果表明,与传统响应面法相比较,该方法计算精度与计算效率明显较高,易于与既有的边坡分析软件相结合,且实现容易,适用于边坡可靠性的快速分析。  相似文献   

13.
Tsunami runup and drawdown can cause liquefaction failure of coastal fine sand slopes due to the generation of high excess pore pressure and the reduction of the effective over burden pressure during the drawdown. The region immediately seaward of the initial shoreline is the most susceptible to tsunami-induced liquefaction failure because the water level drops significantly below the still water level during the set down phase of the drawdown. The objective of this work is to develop and validate a numerical model to assess the potential for tsunami-induced liquefaction failure of coastal sandy slopes. The transient pressure distribution acting on the slope due to wave runup and drawdown is computed by solving for the hybrid Boussinesq—nonlinear shallow water equations using a finite volume method. The subsurface pore water pressure and deformation fields are solved simultaneously using a finite element method. Two different soil constitutive models have been examined: a linear elastic model and a non-associative Mohr–Coulomb model. The numerical methods are validated by comparing the results with analytical models, and with experimental measurements from a large-scale laboratory study of breaking solitary waves over a planar fine sand beach. Good comparisons were observed from both the analytical and experimental validation studies. Numerical case studies are shown for a full-scale simulation of a 10-m solitary wave over a 1:15 and 1:5 sloped fine sand beach. The results show that the soil near the bed surface, particularly along the seepage face, is at risk to liquefaction failure. The depth of the seepage face increases and the width of the seepage face decreases with increasing bed slope. The rate of bed surface loading and unloading due to wave runup and drawdown, respectively, also increases with increasing bed slope. Consequently, the case with the steeper slope is more susceptible to liquefaction failure due to the higher hydraulic gradient. The analysis also suggests that the results are strongly influenced by the soil permeability and relative compressibility between the pore fluid and solid skeleton, and that a coupled solid/fluid formulation is needed for the soil solver. Finally, the results show the drawdown pore pressure response is strongly influenced by nonlinear material behavior for the full-scale simulation.  相似文献   

14.
The upper bound method of limit analysis of perfect plasticity is applied to stability problems of slopes with a general nonlinear failure criterion. Based on the upper bound method, a numerical procedure is suggested, which converts the complex system of differential equations to an initial value problem. Using this numerical procedure, an effective numerical method, called the inverse method, suitable for the solution of slope stability problems in soil mechanics with a general nonlinear failure criterion, is presented. A general nonlinear failure criterion for soils is also suggested, from which the effects of nonlinear failure parameters on the stability of slopes are discussed.  相似文献   

15.
System effects should be considered in the probabilistic analysis of a layered soil slope due to the potential existence of multiple failure modes. This paper presents a system reliability analysis approach for layered soil slopes based on multivariate adaptive regression splines (MARS) and Monte Carlo simulation (MCS). The proposed approach is achieved in a two-phase process. First, MARS is constructed based on a group of training samples that are generated by Latin hypercube sampling (LHS). MARS is validated by a specific number of testing samples which are randomly generated per the underlying distributions. Second, the established MARS is integrated with MCS to estimate the system failure probability of slopes. Two types of multi-layered soil slopes (cohesive slope and cφ slope) are examined to assess the capability and validity of the proposed approach. Each type of slope includes two examples with different statistics and system failure probability levels. The proposed approach can provide an accurate estimation of the system failure probability of a soil slope. In addition, the proposed approach is more accurate than the quadratic response surface method (QRSM) and the second-order stochastic response surface method (SRSM) for slopes with highly nonlinear limit state functions (LSFs). The results show that the proposed MARS-based MCS is a favorable and useful tool for the system reliability analysis of soil slopes.  相似文献   

16.
斜坡演化过程极为复杂,在演化过程中往往表现出明显的非线性特性。采用BDS统计分析和非线性时滞相关性判定法,研究这种非线性特性,研究结果表明,通常斜坡演化时间序列所呈现的波动性不是完全随机的,波动数值间存在着复杂的非线性相关关系,这种相关性,可为预报斜坡演化趋势提供准确尺度。  相似文献   

17.
程勇刚  常晓林  李典庆  陈曦 《岩土力学》2012,33(9):2857-2862
在使用有限元方法求解非饱和土渗流问题时,土-水特征曲线和渗透率函数的强烈非线性经常会造成计算中出现迭代不收敛、计算误差大等问题。基于变量变换的思想,结合时间步长自适应技术提出了一种求解非饱和渗流问题的新方法--欠松弛RFT变换方法(ATUR1)。ATUR1方法通过变量变换,大大降低了Richards方程中未知数在空间和时间上的非线性程度,从而改善这种非线性所带来的计算收敛困难和精度差等问题。欠松弛技术的引入减少了迭代过程中的振荡现象,进一步提高了非线性迭代计算的效率。时间步长自适应技术则有效地控制整个计算过程的误差。数值算例结果说明,ATUR1可以有效地提高计算效率和精度,是一种准确有效的计算方法。  相似文献   

18.
In this study, upper bound finite element (FE) limit analysis is applied to stability problems of slopes using a nonlinear criterion. After formulating the upper bound analysis as the dual form of a second-order cone programming (SOCP) problem, the stress field and corresponding shear strength parameters can be determined iteratively. Thus, the nonlinear failure criterion is represented by the shear strength parameters associated with stress so that the analysis of slope stability using a nonlinear failure criterion can be transformed into the traditional upper bound method with a linear Mohr–Coulomb failure criterion. Comparison with published solutions illustrates the accuracy and feasibility of the proposed method for a simple homogeneous slope stability problem. The proposed approach is also applied to a seismic stability problem for a rockfill dam to study the influence of different failure criterions on the upper bound solutions. The results show that the seismic stability coefficients obtained using two different nonlinear failure criteria are similar but that the convergence differs significantly.  相似文献   

19.
林永生  陈胜宏 《岩土力学》2013,34(4):1191-1196
提出一种基于有限元计算的边坡三维滑裂面搜索的方法,根据有限元计算的应力结果,计算可能滑裂面的安全系数,然后用遗传算法搜索出最危险滑裂面,并得出相应的安全系数作为边坡的安全度评价指标。该方法的优越性是只需进行一次有限元计算,不需要假定滑裂面,可以用于具有复杂地貌和地质构造的三维边坡。通过算例,验证该方法的可行性和程序的正确性,以大岗山水电站库区边坡工程实例验证该方法的实用性。  相似文献   

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