[物理]46 渗流的数值计算.ppt

4. 6 渗流的数值计算 ;4.6.1 渗流的基本微分方程 ;可压缩流;4.6.2 定解条件 ;不透水层;图4－ 坝基的渗流;图4－ 土坝的渗流; 为给水度：饱和度变化时进出的水量 ;4.6.3 泛函和变分 ;h*x为在x方向上的水头差， qx为x方向的流量;（2）;某一渗流域中，忽略液体的可压缩性，其渗流能的表达式为： ;则上述渗流能为：;4.6.4 渗流有限元计算 ;1. 渗流场的离散与插值函数;假设单元的水头函数值在1、2、3结点上的值分别为h1,h2,h3，在单元内部的值可用线性插值求得：;设：;因此e单元上水头函数表达式为： ;;2. 单元渗流矩阵 ;对于可压缩流体，式中加入一项：;整体平衡方程;3.整体平衡方程 ;整体平衡方程; 这样就可对式多元联立方程组用不同的数学方法求解，得到各单元结点水头； 然后可用式（4.6.15）求单元域内任一点水头值，从而得到有限元数值分析的解； 对于三维渗流计算方法是一样的； 其它网格形式及单元形式。 ;4.6.5 关于渗流自由水位线（浸润线）的确定 ;1.水力学法;图4－74 土坝的渗流计算;图4－75 出口抛物线的修正;2 .流网法;3.试验法; 1）可模拟复杂的渗流域 2）模型没有比尺效应 3）试验设备简单，测试比较方便 4）电模试验的缺点 5）只适用于各向同性的情况 6)对于渗流场内有不同的材料分区时，导电物的选取和连接比较困难 7)在有自由面时，因为自由面是未知的，而电模型中没有直接比拟重力的物理量 8)下游溢出点的位置难以正确地测定 9)在有水位变动时，情况更为复杂; 4.有限单元法 －1）变动网格法 ;4.有限单元法 －2）固定网格法 ;4.有限单元法 － 3) 其它方法