一种基于单元局部坐标系求解二维孔隙渗流问题的数值方法

• 作者: 冯春 李世海 王理想
• 来源期刊: 岩土力学
• 关键词: 孔隙渗流 数值方法 局部坐标系 体积模量 饱和度
• 年，卷（期）: 2014,（2）
• 所属期刊栏目: 数值分析
• 页码范围: 584-590
• 页数: 7页
• 分类号: O241
• 语种: 中文

摘要

将数值计算区域用三角形单元进行离散，并为每个单元构建局部坐标系。局部坐标系的X轴为三角形单元某一条边的方向，局部坐标系的原点为该边的其中一个端点。在局部坐标系下，基于“格林公式”及达西定律推导了单元压力梯度及单元流速的解析表达式，给出了流经单元各棱及各节点的流量计算方法。形成了类似固体弹簧系统的渗流管道网络，建立了管道压差与流量的函数关系。将各单元局部坐标系下求得的流速及流量转换至整体坐标系，并在节点上进行凝聚。通过引入流体体积模量实现了节点渗透压力的显式求解，通过引入节点饱和度实现了非饱和问题的求解。基于局部坐标系的方法具有物理意义明确、求解过程简单等特点。通过在局部坐标系下构建管道压差与管道流量的对应关系，将有限元的渗透刚度矩阵简化为两个管道的渗透刚度值，从而节省了内存，提高了计算效率。4个数值算例的计算结果与理论解基本一致，表明了该方法在求解稳态、非稳态、饱和、非饱和渗流问题时的精度。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	李世海	中国科学院力学研究所	109	1855	24.0	40.0
2	冯春	中国科学院力学研究所	57	423	12.0	18.0
3	王理想	中国科学院力学研究所	5	32	2.0	5.0