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三维流体非协调网格隐式插值方法

水动力学研究与进展（A辑） 2024年第2期39卷 196-203页

作者：宋伟豪朱晗玥毛佳赵兰浩河海大学水利水电学院南京210098

非协调网格常被用于处理运动边界和局部网格加密,其关键在于确保非协调子域间的数值连续性。目前已有一种隐式插值方法,针对二维流体非协调网格问题建立了模型。该文将此方法向三维进一步拓展,提出了一种高效的三维流体非协调网格隐式... 详细信息

非协调网格常被用于处理运动边界和局部网格加密,其关键在于确保非协调子域间的数值连续性。目前已有一种隐式插值方法,针对二维流体非协调网格问题建立了模型。该文将此方法向三维进一步拓展,提出了一种高效的三维流体非协调网格隐式插值方法,通过对代数方程中的未知量施加Dirichlet条件、对系数矩阵和右端项施加Neumann条件,将非协调子域的耦合嵌入代数方程中。该文采用提出的三维隐式插值方法模拟了三维泊肃叶流、三维方腔顶盖驱动流,验证了该方法的准确性、高效性,通过三维三棱柱绕流模拟证明了该方法对于解决三维非协调网格问题具有普适性。

关键词：非协调网格隐式插值三维流体计算流体力学代数方程

圆化离散单元法的改进及其在岩体断裂过程中的应用

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岩土工程学报 2024年第9期46卷 1974-1983页

作者：张德沧毛佳戴妙林邵琳玉赵兰浩河海大学水利水电学院江苏南京210024

为精确模拟岩体断裂的演化过程,将有限单元法与圆化多面体离散元法相结合,提出一种用于模拟断裂全过程的三维可变形圆化多面体离散单元法。为模拟块体的真实破坏状态,该方法将每个岩体颗粒都离散成有限单元,沿有限单元的边界嵌入无厚度... 详细信息

为精确模拟岩体断裂的演化过程,将有限单元法与圆化多面体离散元法相结合,提出一种用于模拟断裂全过程的三维可变形圆化多面体离散单元法。为模拟块体的真实破坏状态,该方法将每个岩体颗粒都离散成有限单元,沿有限单元的边界嵌入无厚度节理单元,最后采用判断节理单元状态的方式来捕捉断裂过程产生的裂缝,岩体颗粒与断裂表面之间的接触相互作用通过圆化多面体离散元法求解。通过5个算例说明新方法的准确性和有效性,可用于模拟准脆性材料的断裂全过程,且能够捕捉裂缝萌生和扩展以及块体之间的碰撞和变形。

关键词：圆化多面体离散元法有限单元法断裂节理单元准脆性材料

Controllability of General Linear Discrete Multi-Agent Systems with Directed and Weighted Signed Network

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Journal of Systems Science & Complexity 2022年第6期35卷 2107-2130页

作者： zhao lanhao JI Zhijian LIU Yungang LIN Chong Institute of Complexity Science College of AutomationQingdao UniversityQingdao 266071China Shandong Key Laboratory of Industrial Control Technology Qingdao UniversityQingdao 266071China School of Control Science and Engineering Shandong UniversityJinan 250061China Institute of Complecity Science College of AutomationQingdao UniversityQingdao 266071China

This paper investigates the controllability of general linear discrete-time multi-agent systems with directed and weighted signed networks by using graphic and algebraic *** nondelay and delay cases are considered *** the case of no time delay,the upper bound condition of the controllable subspace is given by using the equitable partition method,and the influence of coefficient matrix selection of individual dynamics is *** the case of single delay and multiple delays,the equitable partition method is extended to deal with time-delay systems,and some conclusions are *** particular,some simplified algebraic criteria for controllability of systems with time delay are obtained by using augmented system method and traditional algebraic controllability criteria.

关键词： Controllability equitable partition multi-agent system signed network time-delays

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滑坡涌浪作用下某电站事故闸门动力响应分析

水资源与水工程学报 2024年第1期35卷 101-108,116页

作者：李列青吴德新易魁廖照邦余俊阳赵兰浩河海大学水利水电学院江苏南京210098 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司云南昆明650051 华能澜沧江水电股份有限公司云南昆明650214

滑坡涌浪可能造成闸门大变形和失稳,研究某电站进水口事故闸门在滑坡涌浪动水压力作用下的动力响应问题对电站安全生产具有重要意义。采用自编程序模拟了不同工况下库区滑坡涌浪过程,将滑坡涌浪数值动水压力转化为施加在平板钢闸门有限... 详细信息

滑坡涌浪可能造成闸门大变形和失稳,研究某电站进水口事故闸门在滑坡涌浪动水压力作用下的动力响应问题对电站安全生产具有重要意义。采用自编程序模拟了不同工况下库区滑坡涌浪过程,将滑坡涌浪数值动水压力转化为施加在平板钢闸门有限元模型上的节点荷载,利用动力时程方法得到了闸门在滑坡涌浪作用下的动力响应,依据规范对闸门的动力响应做出评价。结果表明:闸门在正常蓄水位下受滑坡涌浪动水压力作用位移和应力响应值最大,在死水位下受滑坡涌浪动水压力作用闸门的动力响应影响更为明显;闸门在正常蓄水位下受滑坡涌浪动水压力作用的位移响应最大值为9.27 mm,Mises应力最大值为192.06 MPa;各个构件动应力水平较低,满足规范要求,在滑坡涌浪动水压力作用下可安全运行。

关键词：平板钢闸门滑坡涌浪动水压力动力时程动力响应水电站

考虑气体的渗流应力耦合模型在黄壁庄水库中的应用

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水力发电 2024年第5期50卷 76-81页

作者：赵兰浩王卫国张海容河海大学水利水电学院江苏南京210024 江苏开放大学建筑工程学院江苏南京210036

目前建立的多孔介质耦合模型通常认为气体是不可压缩的,无法描述气体的输运过程,无法反映气体对水体入渗和固体变形的影响。为了描述多孔介质中固液气三相的渗流应力耦合过程,基于多孔介质理论和有效应力原理,提出了一种耦合了改进守恒... 详细信息

目前建立的多孔介质耦合模型通常认为气体是不可压缩的,无法描述气体的输运过程,无法反映气体对水体入渗和固体变形的影响。为了描述多孔介质中固液气三相的渗流应力耦合过程,基于多孔介质理论和有效应力原理,提出了一种耦合了改进守恒水平集(ICLS)方法并考虑气体可压缩性的固液气三相渗流应力耦合模型。将该方法应用于黄壁庄水库坝前冒泡现象的渗流应力耦合分析中,模拟了水位骤升后,固体变形、水体入渗和气体运移过程,及其耦合效应。计算结果表明,该方法能够简单直观的描述水气两相的运移过程及渗流应力耦合过程,且模拟结果与实际观测结果基本一致。

关键词：渗流应力耦合模型气体可压缩多孔介质 ICLS方法有限元法黄壁庄水库

Nonlinear simulation of arch dam cracking with mixed finite element method

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Water Science and Engineering 2008年第2期1卷 88-101页

作者： Ren Hao Li Tongchun Chen Huifang zhao lanhao College of Water Conservancy and Hydropower Engineering Hohai University Nanjing 210098 P. R. China

This paper proposes a new, simple and efficient method for nonlinear simulation of arch dam cracking from the construction period to the operation period, which takes into account the arch dam construction process and temperature loads. In the calculation mesh, the contact surface of pair nodes is located at places on the arch dam where cracking is possible. A new effective iterative method, the mixed finite element method for friction-contact problems, is improved and used for nonlinear simulation of the cracking process. The forces acting on the structure are divided into two parts： external forces and contact forces. The displacement of the structure is chosen as the basic variable and the nodal contact force in the possible contact region of the local coordinate system is chosen as the iterative variable, so that the nonlinear iterative process is only limited within the possible contact surface and is much more economical. This method was used to simulate the cracking process of the Shuanghe Arch Dam in Southwest China. In order to prove the validity and accuracy of this method and to study the effect of thermal stress on arch dam cracking, three schemes were designed for calculation. Numerical results agree with actual measured data, proving that it is feasible to use this method to simulate the entire process of nonlinear arch dam cracking.

关键词： mixed finite element method contact pair nodes crack of arch dam simulation thermal stress

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单层粒子水平集方法

上海交通大学学报 2021年第8期55卷 949-957页

作者：牟凯龙赵兰浩毛佳河海大学水利水电学院南京210098

提出了一种单层粒子水平集方法,该方法利用拉格朗日粒子追踪界面特征,采用水平集方法隐式捕捉界面.首先,利用水平集方法捕捉界面.然后,基于拉格朗日粒子的位置信息对界面进行修正,最终得到平滑、精确的运动界面.该方法克服了传统水平集... 详细信息

提出了一种单层粒子水平集方法,该方法利用拉格朗日粒子追踪界面特征,采用水平集方法隐式捕捉界面.首先,利用水平集方法捕捉界面.然后,基于拉格朗日粒子的位置信息对界面进行修正,最终得到平滑、精确的运动界面.该方法克服了传统水平集方法体积守恒性差的缺陷,极大地提高了运动界面的精度.另外,本文提出了简单有效的粒子重分配策略,包括粒子的添加和删除,使得该方法能够准确处理复杂的拓扑变化,如界面的合并和分离.最后,通过多个基准算例验证了本文方法的正确性和有效性,可用于精确描述运动界面.

关键词：运动界面拉格朗日粒子水平集方法粒子重分配

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距离势离散单元法

岩石力学与工程学报 2017年第6期36卷 1353-1362页

作者：刘勋楠赵兰浩毛佳许栋河海大学水利水电学院江苏南京210098 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072

势函数离散单元法在接触力计算中存在势函数物理意义不明确、接触力计算与客观实际不符等重大缺陷。在已有研究的基础上,提出一种新型任意形状块体距离势离散单元法。该方法将势函数定义为接触体间归一化的距离函数,可以客观衡量单元间... 详细信息

势函数离散单元法在接触力计算中存在势函数物理意义不明确、接触力计算与客观实际不符等重大缺陷。在已有研究的基础上,提出一种新型任意形状块体距离势离散单元法。该方法将势函数定义为接触体间归一化的距离函数,可以客观衡量单元间的嵌入程度,具有明确的物理意义,真实反映单元的接触刚度,使法向接触力计算更为合理。此外,新方法重新定义了切向方向矢量,提出切向接触力计算方法。新方法保留原势函数法所有优点,同时完善接触力计算受单元形式影响的不足,并突破三角形单元的限制,能够应用于任意凸多边形单元。通过若干算例说明新方法的正确性和有效性,可用于精确描述复杂非连续介质的运动过程。

关键词：数值分析离散单元法任意多边形块体单元距离势函数接触力

符号网络条件下扩散耦合多智能体系统的可控性分析

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系统科学与数学 2021年第6期41卷 1455-1466页

作者：赵兰浩纪志坚青岛大学自动化学院青岛266071 山东省工业控制技术重点实验室青岛266071

针对符号网络条件下扩散耦合多智能体网络的可控性进行了研究.基于广义几乎等价划分的方法,结合系统系数矩阵的限制条件,运用图理论,给出了此时系统可控子空间维数的上界,并给出了系统可控的一个必要条件,即系统可控时,划分中所有胞腔... 详细信息

针对符号网络条件下扩散耦合多智能体网络的可控性进行了研究.基于广义几乎等价划分的方法,结合系统系数矩阵的限制条件,运用图理论,给出了此时系统可控子空间维数的上界,并给出了系统可控的一个必要条件,即系统可控时,划分中所有胞腔都是平凡的.给出了一种用来计算最大领导者孤立广义几乎等价划分的算法.此外,还证明了结构平衡条件下,如果从同一个顶点集中选择领导者,则扩散耦合多智能体系统的可控性与对应的全正网络的可控性是等价的,而与系统系数矩阵的选取无关.

关键词：多智能体系统可控性符号网络扩散耦合系统等价划分结构平衡