贮量集中有限元方法在渗流计算中的优点

普通有限元方法和有限差分方法是渗流计算中常用的数值方法,而贮量集中有限元方法则很少被实际应用。为了使渗流计算者全面了解贮量集中有限元方法,并能够较多地应用这种方法,本文将渗流计算中的贮量集中有限元方法、普通有限元方法和有限差分方法进行了对比,具体比较和分析了有限元方程组的系数矩阵特征、计算工作量,通过具体的算例分析了它们的计算精度,由此指出:贮量集中有限元方法的计算精度与有限差分法基本相同,而远好于普通有限元法,它的计算工作量小于其他二种方法     

渗流场有限元计算中排水井的处理方法

应用有限元计算设有排水井的渗流场时,为便于与单元衔接和减少单元数量,须对排水井做某些计算上的处理。列出了两种处理方法：一是转化为等效的多边形井,以便于与邻井单元衔接;二是沿用李祖贻等于1984年提出的转化为等效的n个含井单元,但改进了其对四面体含井单元流量计算中的一面积系数,从1/4提升为1/3。算例均先求出其理论解,以便和井不同处理方法的计算结果比较,可据以选择最佳的井处理方法和估算其误差大小。     

有限元分析在尾矿库渗流及抗滑稳定工程实践中的应用

某新建尾矿库初步设计拟采用一次性筑坝,坝型为碾压式土石坝,为评价设计方案的合理性以及尾矿库的安全性,采用有限元方法对尾矿库渗流稳定性和抗滑稳定性分析计算,结果表明,尾矿坝采用的渗控体系能够满足大坝的防渗要求,坝体上游侧的HDPE土工膜起到了较好的截渗效果,库内浸润线分布规律合理,下游设计排渗系统起到了较好的排渗效果;在正常蓄水位、最高洪水位和地震等3种工况下,尾矿坝下游边坡的抗滑稳定性均满足规范要求,设计方案合理可行。     

糯扎渡水利枢纽左岸山体三维渗流有限元分析

通常的渗流计算中排水的模拟方法很多,诸如排水子结构法、增加渗透阻抗等。但大型地下厂房与洞室的排水非常复杂,若对每个排水孔都进行模拟就非常繁杂。利用简化方法,采用给定水头和给定流量相结合的方法可以较为方便地解决复杂排水模拟的问题。对糯扎渡地下厂房和洞室群的复杂排水和对左岸包括地下厂房与硐室进行渗流计算分析,通过多个计算方案的比较,对给定流量和给定水头模拟排水效果进行合理假定,使模拟结果得到的排水区流量和水头趋于一致,由此得到合理可靠的排水模拟效果。对模拟得到的糯扎渡左岸山体渗流场进行了分析。计算结果有助于优化工程渗控方案,同时为计算变形稳定提供合理可靠的水荷载。     

三维裂隙岩体渗流耦合模型及其有限元模拟

本文简述了裂隙岩体渗流两类基本模型──等效连续介质模型和离散介质模型的基本理论及其有限元模拟，讨论了两类模型的优缺点，并研究了等效连续介质模型的适用性．本文基于水头连续、结点流量平衡的原则，提出了结合上述两种基本模型优点的耦合模型，给出了相应的有限元计算格式．计算实例表明，该模型是合理、可行的，具有很强的实用价值。     

三维裂隙岩体渗流耦合模型及其有限元模拟

本文简述了裂隙岩体渗流两类基本模型──等效连续介质模型和离散介质模型的基本理论及其有限元模拟,讨论了两类模型的优缺点,并研究了等效连续介质模型的适用性．本文基于水头连续、结点流量平衡的原则,提出了结合上述两种基本模型优点的耦合模型,给出了相应的有限元计算格式．计算实例表明,该模型是合理、可行的,具有很强的实用价值。     

二维非恒定渗流的有限元并行计算

建立了二维非恒定渗流的有限元并行计算模型,在windows操作系统下实现了基于消息传递的二维渗流的有限元并行计算。模型采用广义极小残余算法(GMRES)对方程组进行并行迭代求解,通过分析数据执行时的相关性和检验算法结构的固有串行性,将原有串行算法中的算法元直接并行化。对溪洛渡上游围堰的渗流分析进行了并行数值模拟,并针对水位骤降情况下非恒定渗流进行了并行计算,证明了模型的合理性。对模型进行了加速比测定,可以看出并行计算的效率随着问题规模的增加而逐渐提高。     

无压渗流问题分析的多节点有限元方法

采用基于平均值插值的多节点有限元方法分析有自由面渗流问题。在自由面附近采用多节点单元逼近自由面,利用平均值插值建立多节点单元的形函数,在远离自由面的区域采用四边形/三角形单元剖分。给定一个初始自由面位置,通过对渗流控制方程的多节点有限元求解,根据自由面上节点水头值判断自由面节点的调整方向和大小,最终迭代求出自由面的位置。土坝渗流问题的数值分析表明了所提方法的有效性和足够的计算精度。     

饱和模型非定常渗流的数值求解方法

提出了饱和模型非稳定流的有限元算法，并对自由面流量补给项提出一种简单的处理方法，从而避免了在迭代中求解自由面的位置，最后给出了计算实例。     

阿青水电站沥青心墙坝渗流分析与控制

水电站的渗流计算分析是一项复杂而在设计中又极其重要的工作,很难获得符合实际的渗流分析结果。结合阿青水电站的渗流控制分析,全面阐述了水电站渗流分析中熟悉工程概况和水文地质条件,明确分析任务、概化模型、剖分网格、选取材料参数,确定了计算方案和边界条件,整理分析计算结果,进行方案比较,分析了参数敏感性的方法和过程,认为应做好上述每一个环节,对全面把握工程的渗流性状,进行防渗排水体系的方案选择和优化的重要意义。分析表明,河床最大剖面的渗流量不一定比较低坝高剖面的渗流量大,狭窄河谷心墙堆石坝坝体和坝基总的渗流量,也可能比大坝最大剖面的渗流量与坝轴线长度的乘积大。     

总磷运移二维模型的有限元法

水库中总磷的浓度是水库富营养化的重要指标，根据水库水环境条件，给出污染质总磷运移的二维数学模型；采用Galerlom有限元法进行求解，并给制了等值线图，得到水库中总磷的时空变化规律，为防治水库污染、选择最佳处理方案提供科学理论依据。     

钻探机具的有限元分析

钻探机具由于其恶劣的工作环境和复杂的受力情况，应用有限元分析方法可实现它的数值模拟，且具有明显的优越性。运用ANSYS有限元软件对GQ－160型风动冲击器活塞的应力应变进行了分析，得出活塞的变形不影响工作，应力集中部位与实际情况相符合的分析结果，说明应用有限元法对钻探机具进行分析是准确可靠的。     

频率域中有限元素法的探讨

本文指出了用拉普拉斯变换处理有限元方程和用富里叶变换所得到的结果是等价的。从物理方面讨论了频率域有限元的局限性。     

地震波场正演模拟中的有限单元方法

本文介绍了地震波场正演模拟中的有限单元方法。首先从粘弹性波动理论出发,推导了满足粘弹性介质的有限元方程,其次用不含阻尼矩阵的有限元方程模拟了地震记录。地表实例是自由界面的瑞雷面波。VSP记录有水平层、倾斜层;有零井源距和非零井源距;有线状和对称震源。 在程序中采用了超压缩存贮和分块计算措施,对降低有限元法要求计算机内存和运算速度的苛刻条件上做了有益的尝试。     

热传导有限元的神经计算原理及应用

根据热传导有限元分析方法的特点，把有限元计算问题转化为带约束的非线性优化问题，并给出求解该问题的改进Hopfield(TH）网络，最后对一个简单温度场神经计算进行数值仿真，仿真结果表明，神经网络能完成有限元模型的求解。     

多尺度有限单元法求解非均质多孔介质中的三维地下水流问题

应用多尺度有限单元法模拟非均质多孔介质中的三维地下水流问题。与传统有限单元法相比，多尺度有限单元法的基函数具有能反映单元内参数变化的优点，所以这种方法能在大尺度上抓住解的小尺度特征获得较精确的解。在介绍多尺度有限单元法求解非均质多孔介质中三维地下水流问题的基本原理之后，对参数水平方向渐变垂直方向突变的非均质多孔介质中的三维地下水流和Borden实验场的三维地下水流分别用多尺度有限单元法和传统等参有限单元法进行了计算，结果表明在模拟高度非均质多孔介质中的三维地下水流问题时，多尺度有限单元法比传统有限单元法有效，既节省计算量又有较高的精度；在模拟非均质性弱的多孔介质中的三维地下水流问题时，多尺度有限单元法虽然也能在大尺度上获得较为精确的解，但效果不明显。     

有限元法在中国南海及邻域区域稳定性研究中的应用

本文运用有限元法对南海及邻域现代构造应力场进行了初步的计算,结果表明:应力差(△a)的数值呈现有规律的分布,根据△a值的大小可以把本区划分为四个活动区:它们分别是烈活动区(△a>500bar)、强活动区(250bar<△a<500bar)、中活动区(12Sbar<△a<250bar)、弱活动区(△a<125bar)。其中南海北部及华南沿海地区属中活动区,这种环境对工程建设较为有利。     

扩展有限元法在岩石断裂力学中的应用

岩石裂纹的扩展是一个经典的不连续问题,常规有限元方法难以实现裂纹扩展过程的仿真模拟。扩展有限元法(XFEM)实现了计算网格与不连续面相互独立,因此模拟移动的不连续面时无需对网格进行重新剖分。本文介绍了XFEM基本原理和岩石断裂力学常用判据,尝试对岩石类材料单缝Ⅰ型三点弯曲、单缝剪切和双缝平板实验进行模拟。分析结果表明:扩展有限元模拟岩石类材料断裂问题不受网格划分限制,裂纹以实际应力场分布随机扩展;直观地给出岩样的微裂纹产生、演化,直至完全破坏的全过程,并与实验结果吻合。该方法能够应用到岩石断裂力学方面的研究,模拟岩石类材料的宏细观破坏过程,为解决复杂问题提供了方便的途径。     

点源二维有限元法在三电位电极系正演模拟中的应用

利用点源二维有限元法,针对二维地电模型,进行了三电位电极系视电阻率参数及比值参数的计算,对几种二维地电断面三电位电极系的视电阻率及比值参数的异常规律进行了探讨。这些研究结果,为实际勘探中复杂地电断面的异常解释打下了一定的理论基础,在利用比值参数进一步分辨复杂断面的电性异常方面作了有益的尝试。