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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 218 毫秒
1.
Preissmann窄缝法模拟明满流过渡过程方法简单,但存在明显的非物理振荡,抑制非物理振荡是该方法应用的关键。基于Godunov格式和精确Riemann求解器对明满流过渡过程进行模拟,针对Riemann问题代数恒等式在明满流交界处不光滑问题,提出了三阶收敛方法与二分法结合的迭代求解方法,保证迭代收敛至真实解;针对由于变量空间重构方法不能准确表达变量在空间中真实物理状态而导致的非物理振荡,提出了基于精确Riemann解的变量空间重构方法,准确表达激波间断在单元内的空间分布状态,从机理上抑制了非物理振荡。实例研究表明,数值计算结果与解析解或实测值吻合良好,研究成果为明满流过渡过程的高精度数值模拟提供了新的方法。  相似文献   

2.
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   

3.
一维浅水流动方程的Godunov格式求解   总被引:16,自引:4,他引:16       下载免费PDF全文
以准确Riemann解为基础,建立了求解一维非平底浅水流动方程的Godunov格式,用"水位方程法(WaterLevel Formulation,WLF)"求解Riemann解,结合中心差分和Riemann解离散底坡项,保证了计算格式的和谐性.经算例验证,方法健全、通用,且分辨率高.  相似文献   

4.
三角形网格下求解二维浅水方程的和谐Godunov格式   总被引:13,自引:3,他引:13       下载免费PDF全文
潘存鸿 《水科学进展》2007,18(2):204-209
为保证计算格式的和谐性,通过特殊的底坡源项处理技术,在三角形网格上建立了求解二维浅水流动方程的具有空间二阶精度的Godunov格式。应用准确Riemann解求解法向数值通量,用改正的干底Riemann解处理动边界问题。经典型算例和钱塘江河口涌潮计算验证,表明模型健全,分辨率高,具有较大的推广应用价值。  相似文献   

5.
朱成  李桐林  范翠松 《世界地质》2014,33(4):916-924
在可控源电磁场三维有限差分数值模拟过程中,低频时数值模拟的收敛速度变慢,导致获得精确结果的时间变长。引入电流密度的散度校正方法可以加快低频数值模拟时的收敛速度,提高解的精确性。笔者在研究可控源电磁场三维有限差分数值模拟算法的基础上,利用电流密度的散度为零,推导了散度校正公式并利用迭代解法实现了散度校正算法。模型试验表明,在低频时,散度校正能大幅度提高三维电磁场数值模拟的速度和精度,异常体规模越大,数值模拟的频率越低,散度校正的效果越明显。  相似文献   

6.
为实现颗粒沉降问题的精确数值模拟,探索稠密颗粒两相流中流体与颗粒间的影响机制,基于浸入边界法(IBM),建立了高解析度CFD-DEM-IBM流固耦合数值模拟方法。分别通过流体动力学方法(CFD)及离散单元法(DEM)描述连续流体及非连续颗粒,引入浸入边界法处理颗粒移动边界,并在Navier-Stokes动量方程中附加体力项以体现流固相互作用,采用交错迭代算法在同一时间步内多次迭代求解直至收敛以实现流固间的强耦合。通过单、双、群颗粒的沉降行为模拟,结果表明:与传统CFD-DEM方法相比,该方法能够准确考虑颗粒间及流固两相间的相互作用,获得高解析度的流场信息。模拟结果与前人数值计算结果吻合,验证了该方法的准确性与有效性及其对稠密颗粒两相流问题的适用性与优越性。  相似文献   

7.
Richards方程在非饱和渗流模拟及其他相关领域应用广泛。在数值求解过程中,可以采用有限差分方法进行数值离散并迭代求解,为了获得较可靠的数值解,常规的均匀网格空间步长往往是较小的。在一些不利数值条件下,如入渗于干燥土壤,迭代计算费时甚至精度也不能得到很好改善。因此,文章提出Chebyshev空间网格改进方法,结合有限差分方法对Richards方程进行数值离散以获得线性方程组,并通过经典的Picard迭代方法进行迭代求解线性方程组以得到Richards方程的数值解。通过均质土和分层土2个不利情况下的非饱和渗流算例,又结合模型解析解和软件Hydrus-1D,对比研究了改进网格方法与均匀网格方法获得数值解的精度。结果表明,提出的Chebyshev网格方法相较于传统的均匀网格,可以在较少的节点数下获得较高的数值精度,又具有较小的计算开销,有较好的应用前景。  相似文献   

8.
溃坝水流数值计算的非结构有限体积模型   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
针对溃坝洪水数值计算面临不规则边界和复杂地形等问题,建立了三角形网格下求解二维浅水方程的高精度Godunov型有限体积模型.空间上,引入变量重构和限制器技术,采用HLLC近似Riemann算子计算数值通量;时间上,采用Hancock预测-校正法.将底高程定义于单元顶点,结合单元水位~体积关系,提高了干湿界面处理能力.采...  相似文献   

9.
高阳  邱振忠  于青春 《中国岩溶》2019,38(6):831-838
研究岩溶水系统的演化过程对许多资源与环境问题有着重要意义。岩溶地区水资源、油气资源的预测与开发、水土流失成因及防治等课题都与此密切相关。岩溶管道是地下水对裂隙的逐渐溶蚀扩展形成的,岩溶演化初期,所有裂隙宽度不大,流场整体成层流状态。随着溶蚀的进行,一部分裂隙优先扩大使其中的水流进入紊流状态,而另一部分裂隙中水流仍呈层流状态。文章提出一种数值方法,能够模拟层流-紊流共存流场的岩溶演化过程。利用蒙特卡洛(Monte-Carlo)方法模拟初始裂隙网络,通过非连续介质方法模拟裂隙网络中的渗流。裂隙扩展的速度通过岩石表面溶蚀速度经验公式计算,使用迭代方法求解层流-紊流共存条件下的水头非线性方程。构建了能够利用解析法求解的模型,把数值解和解析解的结果进行对比,验证了本研究的数值法及软件的可行性。   相似文献   

10.
混沌控制反演系统构造及算法逻辑设计   总被引:1,自引:0,他引:1  
给出了适用于非线性反演的混沌控制反演系统构造方法及求解控制矩阵的算法逻辑设计。该方法在迭代反演控制参数和迭代反演输出结果之间建立耦合关系,通过时时修改控制参数保证迭代稳定收敛到预期的解空间。在求解过程中,应用数据结构方法分析了混沌控制理论中计算控制矩阵的数据结构,采用树形结构表述出控制矩阵计算过程中下标的取值逻辑,利用可以复读栈中元素的中序遍历来遍历每一棵树,寻找各元素的组合序列,给出的数值算例说明了混沌控制反演方法及其算法的有效性。  相似文献   

11.
非饱和渗流Richards方程数值求解的欠松弛方法   总被引:1,自引:0,他引:1  
陈曦  于玉贞  程勇刚 《岩土力学》2012,33(Z1):237-243
非饱和土渗流理论是岩土工程问题的基础理论,在土石坝渗流、污染物传输、冻土渗流相变和边坡稳定分析等领域有着广泛的应用。非饱和土渗流Richards方程的数值求解过程中,某些参数如水力传导系数计算不当可能引起非线性方法,如Picard方法或Newton方法的迭代收敛震荡,从而导致非线性迭代方法收敛缓慢和精度降低。为了消除或降低迭代收敛震荡对求解精度和计算性能的影响,目前主要采用欠松弛方法。通过一维入渗算例和二维非均质土坝渗流算例演示已有欠松弛方法的局限性,进而提出新的短项混合欠松弛法,并对其实用性和可靠性进行验证。  相似文献   

12.
针对复杂流体运动中物质输运方程的数值求解面临地形复杂、数值阻尼过大以及数值振荡等难题,建立了Godunov格式下求解二维水流-输运方程的高精度耦合数学模型,提出了集成输运对流项的HLLC (Harten-Lax-van Leer-Contact)型近似黎曼算子,可同时计算水流通量及输运通量,不仅有效模拟了复杂地形上水流运动,而且解决了输运方程中对流项产生的数值阻尼过大和不稳定振荡等难题。采用水深-水位加权重构技术和Minmod限制器,提高了模型处理复杂混合流态的能力,同时结合Hancock预测-校正方法,使模型具有时空二阶精度。算例结果表明,模型精度高、稳定性好,能有效抑制数值阻尼,适合模拟实际复杂流体运动中物质的输运过程,具有较好的推广应用价值。  相似文献   

13.
In this paper, we present the exact solution of the Riemann problem for the nonlinear one‐dimensional so‐called shallow‐water or Saint‐Venant equations with friction proposed by SAVAGE and HUTTER to describe debris avalanches. This model is based on the depth‐averaged thin layer approximation of granular flows over sloping beds and takes into account a Coulomb type friction law with a constant friction coefficient. A particular configuration of the Riemann problem corresponds to a dam of infinite length in one direction from which granular material is released from rest at a given time over an inclined rigid or erodible bed. We solve analytically and numerically the depth‐averaged long‐wave equations derived in a topography‐linked coordinate system for all the possible Riemann problems. The detailed mathematical proof of the derivation of the analytical solutions and the analysis of their structure and properties is intended, first of all, for geophysicists, mathematicians, and physicists because of the possible extension of this study to more complex problems (geometries, friction laws, …). The numerical solution of the first‐order finite‐volume method based on a Godunov‐type scheme is compared with the proposed exact Riemann problem solution. This solution is used to solve the dam‐break problem and analyze the influence of the thickness of the erodible bed on the speed of the granular front. Comparison with existing experimental results shows that, for an erodible bed, the equations lack fundamental physical significance to reproduce the observed dynamics of erosive granular flows. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

14.

We present a compact, high-order Richards’ equation solver using a local discontinuous Galerkin finite element method in space and a dual-time stepping method in time. Dual-time stepping methods convert a transient problem to a steady state problem, enabling direct evaluation of residual terms and resolve implicit equations in a step-wise manner keeping the method compact and amenable to parallel computing. Verification of our solver against an analytical solution shows high-order error convergence and demonstrates the solvers ability to maintain high accuracy using low spatial resolution; the method is robust and accurately resolves numerical solutions with time steps that are much larger than what is normally required for lower-order implicit schemes. Resilience of our solver (in terms of nonlinear convergence) is demonstrated in ponded infiltration into homogeneous and layered soils, for which HYDRUS-1D solutions are used as qualitative references to gauge performance of two slope limiting schemes.

  相似文献   

15.
朱帅润  吴礼舟 《岩土力学》2022,43(3):697-707
Richards方程常用于非饱和土渗流问题,并且应用广泛。在数值求解中,对Richards方程线性化,进而采用有限差分法进行数值离散以及迭代计算。其中传统的迭代法比如Jacobi迭代、Gauss-Seidel迭代法(GS)和连续超松驰迭代法(successive over-relaxation method,简称SOR)迭代收敛率较慢,尤其在离散空间步长较小以及离散时间步长较大时。因此,采用整体校正法以及多步预处理法对传统迭代法进行改进,提出一种基于整体校正法的多步预处理Gauss-Seidel迭代法(improved Gauss-Seidel iterative method with multistep preconditioner based on the integral correction method,简称ICMP(m)-GS)求解Richards方程导出的线性方程组。通过非饱和渗流算例,并与传统迭代法和解析解对比,对改进算法的收敛率和加速效果进行了验证。结果表明,提出的ICMP(m)-GS可以很大程度地改善线性方程组的病态性,相较于常规方法GS,SOR以及单一改进方法,ICMP(m)-GS具有更快的收敛率,更高的计算效率和计算精度。该方法可以为非饱和土渗流的数值模拟提供一定参考。  相似文献   

16.
The estimation and mapping of realistic hydraulic head fields, hence of flow paths, is a major goal of many hydrogeological studies. The most widely used method to obtain reliable head fields is the inverse approach. This approach relies on the numerical approximation of the flow equation and requires specifying boundary conditions and the transmissivity of each grid element. Boundary conditions are often unknown or poorly known, yet they impose a strong signature on the head fields obtained by inverse analysis. A simpler alternative to the inverse approach is the direct kriging of the head field using the measurements obtained at observation wells. The kriging must be modified to incorporate the available information. Use of the dual kriging formalism enables simultaneously estimating the head field, the aquifer mean transmissivity, and the regional hydraulic gradient from head data in steady or transient state conditions. In transient state conditions, an estimate of the storage coefficient can be obtained. We test the approach on simple analytical cases, on synthetic cases with solutions obtained numerically using a finite element flow simulator, and on a real aquifer. For homogeneous aquifers, infinite or bounded, the kriging estimate retrieves the exact solution of the head field, the exact hydrogeological parameters and the flow net. With heterogeneous aquifers, kriging accurately estimates the head field with prediction errors of the same magnitude as typical head measurement errors. The transmissivities are also accurately estimated by kriging. Moreover, if inversion is required, the kriged head along boundaries can be used as realistic boundary conditions for flow simulation.  相似文献   

17.
赵明君 《探矿工程》2010,37(5):10-13
井眼轨道的软着陆设计模型的求解可以归结为一个七元非线性方程组的求解问题。前人给出了数值迭代求解算法,然而并没有证明该迭代算法的收敛性,并且该算法是否收敛严重依赖于用户给出的迭代初始值。通过一系列的消元、化简的数学技巧,将七元非线性方程组化简为一元多项式方程,并在此基础上给出了软着陆设计模型的一个新算法。理论分析和实际算例表明,新算法的主要计算工作量是求多项式方程的非负实数根,其他未知数与实数根是简单的函数关系,计算量很小。新算法克服了迭代算法的初值依赖性以及迭代过程可能发散等缺陷,并且在设计模型有多个解的情况下,可以同时求出这些解。  相似文献   

18.
Horizontal well combined with volume fracturing technology has been extensively employed in the development of tight gas reservoirs. The disordered distribution of the induced and natural fractures in the reservoirs leads to the existence of the anomalous diffusion, so the conventional Darcy law has some limitations in describing the fluid flow under this circumstance. This paper introduces the fractional Darcy law to take into account the effect of the anomalous diffusion and then extends the conventional model of the multi-stage fractured horizontal (MSFH) well with the presence of the stimulated reservoir volume (SRV). The generated point source model for dual-porosity composite system includes the fractional calculus and its solution in Laplace space is derived. The superposition principle and the numerical discrete method are applied to obtain the solution for the MSFH well with SRV. Stehfest inversion method is used to transform the pseudo-pressure and production rate from Laplace space to real space. Type curves for pseudo-pressure and production rate are presented and analyzed. The influence of the relevant parameters on pseudo-pressure behavior and production rate decline is discussed in detail. The proposed model enriches the flow models of the MSFH well with SRV and can be used to more accurately interpret and forecast the transient pressure and transient rate.  相似文献   

19.
梅发国  高彦伟  郭华 《世界地质》2002,21(4):385-389
针对差分法求解过程中细网格计算所需时间和空间要求高以及在粗网格上计算又达不到所要求的精度等问题,利用粗网格上的残差校正特性消除迭代误差的低频分量,同时利用细网格上的松弛光滑特性消除迭代误差的高频分量,采用不同疏密的网格距消除不同频率范围内的误差分量,将多重网格方法成功应用于频域波动方程的求解,并给出了实际算例。算例中,分别用Gauss-Seidel迭代法和多重网格法求其数值解,并绘出效果图;比较得出多重网格方法具有精度高、收敛速度快和易于实现的特性,更适合于高维波动问题的求解。  相似文献   

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