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国家自然科学基金(51079110)

作品数:8 被引量:42H指数:5
相关作者:姜清辉姚池周创兵叶祖洋位伟更多>>
相关机构:武汉大学更多>>
发文基金:国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
相关领域:建筑科学理学水利工程更多>>

文献类型

  • 8篇中文期刊文章

领域

  • 5篇建筑科学
  • 3篇理学
  • 1篇水利工程

主题

  • 7篇等式
  • 7篇变分
  • 7篇变分不等式
  • 7篇不等式
  • 6篇渗流
  • 6篇裂隙
  • 6篇裂隙网络
  • 5篇自由面
  • 2篇稳定渗流
  • 2篇无压渗流
  • 2篇非稳定
  • 2篇非稳定渗流
  • 2篇VARIAT...
  • 1篇弹簧
  • 1篇岩石力学
  • 1篇岩体
  • 1篇有限元网格
  • 1篇运移
  • 1篇溶质运移
  • 1篇数值模拟

机构

  • 6篇武汉大学

作者

  • 6篇周创兵
  • 6篇姚池
  • 6篇姜清辉
  • 4篇叶祖洋
  • 2篇位伟

传媒

  • 2篇岩土力学
  • 2篇Scienc...
  • 2篇中国科学:技...
  • 1篇力学学报
  • 1篇岩石力学与工...

年份

  • 5篇2013
  • 3篇2012
8 条 记 录,以下是 1-8
排序方式:
三维密集裂隙网络无压渗流模拟的变分不等式提法被引量:1
2013年
利用全空间块体搜索技术获得三维裂隙网络的渗流路径并将其三角化,得到用于三维裂隙网络渗流计算的有限元网格.引入广义Darcy定理,建立了全域上三维裂隙网络裂隙面和裂隙交界处的渗流基本方程,结合Signorini型边界条件,给出了全域上的渗流偏微分方程(PDE)提法.为方便离散求解,提出了一个与之等效的变分不等式(VI)提法,并利用格林公式展开,证明了它们的等效性.结合罚Heaviside函数,建立了三维裂隙网络无压渗流问题的有限元求解格式,并编制了相应的程序.通过与均质矩形坝算例的对比,验证了算法的合理性.对空间复杂裂隙网络的无压渗流问题的计算表明,所提算法对复杂三维问题具有很强的适用性,并能很好的刻画三维裂隙渗流问题诸如"优势流"等明显特征.
姚池姜清辉位伟周创兵
关键词:渗流变分不等式自由面
A new variational inequality formulation for unconfined seepage flow through fracture networks被引量:11
2012年
Darcy's law only applying to the flow domain is extended to the entire fracture network domain including the dry domain.The partial differential equation(PDE) formulation for unconfined seepage flow problems for discrete fracture network is established,in which a boundary condition of Signorini's type is prescribed over the potential seepage surfaces.In order to reduce the difficulty in selecting trial functions,a new variational inequality formulation is presented and mathematically proved to be equivalent to the PDE formulation.The numerical procedure based on the VI formulation is proposed and the corresponding algorithm has been developed.Since a continuous penalized Heaviside function is introduced to replace a jump function in finite element analysis,oscillation of numerical integration for facture elements cut by the free surface is eliminated and stability of numerical solution is assured.The numerical results from two typical examples demonstrate,on the one hand the effectiveness and robustness of the proposed method,and on the other hand the capability of predicting main seepage pathways in fractured rocks and flow rates out of the drainage system,which is very important for performance assessments and design optimization of complex drainage system.
JIANG QingHuiYE ZuYangYAO ChiZHOU ChuangBing
关键词:变分不等式无压渗流裂隙网络无线网络连接
复杂裂隙网络无压渗流分析的变分不等式提法被引量:4
2012年
通过对仅适用于湿区裂隙渗流的Darcy定理进行延拓处理,并将潜在溢出面归纳为Signorini型互补边界条件,建立了定义在裂隙网络全域上无压渗流问题的偏微分方程(PDE)提法.为了减小试探函数的选取难度和消除溢出点的奇异性,进一步发展了与PDE提法等价的变分不等式(VI)提法,并给出了离散型变分不等式提法的有限元数值求解格式、迭代算法与计算流程.由于使用了连续型的Heaviside函数代替阶跃型函数,避免了对位于过渡区域裂隙单元进行积分时形成的数值跳跃,从而显著提高了有限元数值求解过程中的稳定性.典型算例的计算结果验证了该方法的有效性和可靠性,并表明基于离散裂隙网络模型的无压渗流分析不但可以较好模拟裂隙岩体渗流的非均质性和优势水流方向,还可以准确预测坡体内部排水结构的渗流量,为裂隙岩体边坡防渗排水系统的优化布置提供科学依据.
姜清辉叶祖洋姚池周创兵
关键词:裂隙网络渗流自由面变分不等式
三维裂隙网络非稳定渗流分析的变分不等式方法被引量:5
2013年
为了求解裂隙岩体有自由面非稳定渗流问题,将Darcy定律延拓至整个研究区域,使得潜在溢出边界条件满足Signorini型边界条件,建立了三维裂隙网络非稳定渗流问题的抛物型变分不等式(parabolic variational inequality,PVI)提法,并证明其与偏微分方程(partial diferential equation,PDE)提法的等价性,从而将自由面上的流量条件以及潜在溢出边界上的互补条件转化成自然边界条件,降低该问题求解难度.同时给出了基于PVI提法的有限元数值求解方法,通过与交叉裂隙模型理论解的对比分析,证明了该方法的正确性.最后将该方法对含复杂三维裂隙网络的边坡进行非稳定渗流分析,计算结果表明该方法对于复杂裂隙网络求解具有较强的可靠性和适应性.
叶祖洋姜清辉姚池周创兵
关键词:非稳定渗流自由面变分不等式
复杂裂隙岩体水–力耦合模型及溶质运移模拟被引量:8
2013年
在刚块弹簧法中引入非线性的裂隙本构关系,同时考虑裂隙法向的非线性应力变形关系、切向的剪切滑动以及剪胀效应,使得该方法可以较为真实地模拟裂隙开度在复杂应力作用下的变化。结合离散裂隙网络方法,建立采用隐式求解的复杂裂隙岩体的水–力耦合模型。该模型显式考虑裂隙存在,能很好地模拟裂隙网络在应力和渗流作用下的演化特征。在水力耦合达到平衡状态后,进行溶质运移分析,采用粒子追踪法模拟溶质在裂隙网络中随渗流的运移过程。根据所提出的模型编制相应程序,对DECOVALEX项目中的典型算例进行分析,研究不同应力条件对渗流以及溶质运移结果的影响以及不同应力条件下水力耦合的控制性机制。研究发现,低应力比条件和高应力比条件下对水力耦合作用起控制作用的分别是法向应力变形关系和剪胀效应。通过对比分析,验证模型的合理性。在此基础上,讨论高水头条件下考虑水力耦合效应的必要性。
姚池姜清辉位伟周创兵
关键词:岩石力学裂隙网络渗流溶质运移
The variational inequality formulation for unconfined seepage through three-dimensional dense fracture networks被引量:6
2013年
The space block search technology is used to determine a connected three-dimensional fracture network in polygonal shapes,i.e.,seepage paths.After triangulation on these polygons,a finite element mesh for 3D fracture network seepage is obtained.Through introduction of the generalized Darcy's law,conservative equations for both fracture surface and fracture interactions are established.Combined with the boundary condition of Signorini's type,a partial differential equation(PDE) formulation is presented for the whole domain concerned.To solve this problem efficiently,an equivalent variational inequality(VI) formulation is given.With the penalized Heaviside function,a finite element procedure for unconfined seepage problem in 3D fracture network is developed.Through an example in a homogeneous rectangular dam,validity of the algorithm is verified.The analysis of an unconfined seepage problem in a complex fracture network shows that the proposed algorithm is very applicable to complex three-dimensional problems,and is effective in describing some interesting phenomenon usually encountered in practice,such as "preferential flow".
YAO ChiJIANG QingHuiWEI WeiZHOU ChuangBing
关键词:变分不等式无压渗流裂缝网络有限元网格
岩体裂隙网络非稳定渗流分析与数值模拟被引量:11
2013年
针对裂隙岩体的非稳定渗流问题,通过将Darcy定理扩展到包含干区的整个裂隙网络区域,并令潜在溢出边界条件为Signorini型互补边界条件,将湿区上的非稳定渗流问题转化为全域上的一个新的初边值问题。为降低试探函数选取的难度,建立与定义在整个裂隙网络区域上的偏微分方程(PDE)提法等价的抛物型变分不等式(PVI)提法,并给出裂隙网络非稳定渗流分析的有限元数值分析格式和迭代算法,与砂槽模型试验数据的对比分析,验证其有效性。最后,将文中发展的计算方法应用到含复杂裂隙网络的边坡非稳定渗流分析,计算结果很好地反映出边坡内部自由面随库水降落的变化规律,并能准确地描述裂隙网络内部渗流运动特征及流量分布的不均匀性。
叶祖洋姜清辉姚池周创兵
关键词:裂隙网络非稳定渗流自由面变分不等式数值模拟
裂隙网络无压渗流分析的初流量法被引量:14
2012年
借鉴初流量法的思想,引入初流速来抵消在裂隙网络干区实际不存在的流速,将Darcy定理扩展到整个区域,定义了在整个区域上的非线性边值问题,并将潜在溢出面边界条件归纳为Signorini型边界条件,建律了等价的变分不等式提法。通过结合连续型的Heaviside函数,给出了基于变分不等式的初流量有限元迭代算法,研制开发了相应的计算程序,通过两个典型算例验证了本文算法在求解复杂裂隙网络渗流自由面的有效性和鲁棒性。
姚池姜清辉叶祖洋周创兵
关键词:裂隙网络自由面渗流罚函数变分不等式
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