不排水不可压缩条件下两相介质的两重网格算法

对于不排水、不可压缩饱和软土地基的固结问题的有限元分析,可以用Biot固结方程来考虑土体颗粒与孔隙水间的相互作用。由于受Babuska-Brezzi稳定条件的限制,用常规的等插值u-p混合有限元法求解将导致孔隙压力出现紊乱的结果。提出了基于位移和压力线性等插值函数的两重网格,但位移独立变量总数大于独立压力变量总数的计算方法,可以满足Babuska-Brezzi稳定条件,使得位移场和压力场单元插值阶数保持一致。通过几个简单算例验证了提出方法的正确性。     

坝前冒泡现象的水气两相运移机理数值模拟

为分析黄壁庄水库在库水位骤升后出现冒泡现象的原因,保障水库安全运行,建立了一种耦合Level-Set法的含自由面渗流分析方法。该方法考虑了入渗过程中的气相可压缩性,能够直观地反映多孔介质中水气两相界面的运动与融合,可求解常规方法无法处理的气相参与的渗流问题。运用该方法模拟了该水库在不同蓄水过程下的坝前水气两相运移过程,结果表明:黄壁庄水库坝前水面出现冒泡现象是由水位骤升将铺盖内的空气包围,并随水体入渗压缩空气,出现憋气现象,直到达到突破压强时气体释放所致;蓄水过程是影响坝前水面冒泡现象发生与发展的关键因素。模拟结果与实际观测现象基本吻合,验证了该方法的合理性。