基于有限体积法的三维稳态渗流计算方法及其应用

作     者：宿晓辉 张明亮 贺英芝 SU Xiaohui;ZHANG Mingliang;HE Yingzhi

作者机构：大连理工大学建设工程学部水利工程学院辽宁大连116033 

出 版 物：《人民长江》 (Yangtze River)

年 卷 期：2022年第53卷第12期

页      面：198-203页

学科分类：081504[工学-水利水电工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主　　题：渗流计算 土石坝 有限体积法 预处理共轭梯度 OpenACC-GPU 

摘      要：为提升三维渗流数值计算的效率,提出了一种基于有限体积法的三维渗流计算模型。该模型采用无系数矩阵数值迭代求解方法对渗流控制方程进行离散,用预处理共轭梯度算法快速求解代数方程组,减少了内存占用;使用固定网格变渗透系数法求解计算域内含有浸润面的问题,应用OpenACC-GPU并行技术加速代数方程组的求解。采用二维均质坝渗流算例对模型进行了评估与验证,通过与GEO-Studio(2018学习版)软件的计算结果进行对比,发现两者计算结果误差在±2.5%以内,压力水头与总水头等值线的分布情况吻合,浸润线位置接近。证明所提出的渗流计算模型有效可行,并且通过并行技术提高了求解效率。进一步使用该渗流模型计算了一个三维面板堆石坝的工程实例,并将最大典型断面结果与GEO-Studio软件的计算结果进行了对比,结果表明该模型能够满足工程渗流计算的实际需要,可以在实际工程中应用。