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论调压调压井开挖过程有限元模拟及流体倒灌仿真

最后更新时间:2023-12-18 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:27410 浏览:121872
论文导读:的开挖施工和运转工况的计算结果及浅析49-683.8.1初始应力状态的计算结果及浅析49-543.8.2开挖施工的计算结果及浅析54-623.8.3竣工时调压井结构的计算结果及浅析62-683.9本章小结68-69第四章计算流体力学与流固耦合论述69-81

4.1计算流12下一页

摘要:调压井作为水电站建筑物的重要组成部分,其埋于岩体中属于地下结构工程,体型及荷载情况通常较为复杂。在调压井的开挖历程与施工支护历程中,通常按照传统的地下围岩分级论述和经验公式进行计算,这种策略由于带入较多的假定和简化,而且由于自然岩体本身的复杂性,影响实际工程的因素非常复杂,得到的结论往往无法反映真实情况,结论的可靠程度未置可否。本论文来源于云南省彝良县庙林水电站调压井工程实例,设计单位为云南省水利水电勘测设计探讨院,设计策略采取传统地下水利设施设计论述。由于工程所处的地质条件复杂并且传统设计论述有其局限性,施工单位对此设计案例颇有争议,在无法保证施工安全和施工质量的情况下,施工工程无法开展,施工进度无法继续。在此情况下,急需对此设计案例进行科学且可靠的仿真浅析作为第三方认证,以便施工工程顺利开展。由此,受云南省水利水电勘测设计探讨院之托,在设计单位原有设计案例的基础上,通过对调压井在山体原始地应力下的受力情况以及调压井开挖施工历程中的受力情况和变形进行模拟仿真浅析,预测调压井施工历程中易发生坍塌损坏的位置,为原设计的改善提供参考和倡议,同时可指导施工单位在危险处采取加固等措施以提升安全强度。调压井在开挖施工完成后需要通水运转,在以往的调压井浅析文献中,往往只浅析到开挖历程为止,忽略了突发情况下水流倒灌对调压井的影响,而这也正是调压井需要模拟仿真的关键。基于此,作为本论文的亮点,通过ANSYS Workbench平台的DS模块作为数据传递接口,采取CFD和FSI技术对调压井在三种设计工作水位下的运转状态进行水流倒灌仿真浅析以期得到水流倒灌对调压井的变形和受力影响,确保其运转状态的稳定性和可靠性,指导施工单位在关键部位采取增加衬砌厚度和支护强度等措施,为确保工程质量提供相关的依据和倡议。关键词:调压井论文开挖施工论文流固耦合论文ANSYS论文Workbench论文
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Abstract4-9
第一章 绪论9-23

1.1 调压井概述9-11

1.1 调压井的作用、特点及设置条件9-10

1.2 调压井的分类,构造和布置10-11

1.2 地下工程结构计算的国内外相关探讨概述11-15

1.2.1 地下工程结构计算论述的国内外进展及近况11-12

1.2.2 地下工程施工中的力学模型和数值模拟12-15

1.3 流固耦合不足介绍和探讨概述15-20

1.3.1 流固耦合不足的特点及分类15-16

1.3.2 流固耦合不足的国内外相关探讨概述16-20

1.4 本论文探讨作用和主要探讨工作20-21

1.4.1 探讨作用20-21

1.4.2 主要工作21

1.5 本章小结21-23

第二章 调压井传统论述与有限元原理23-41

2.1 调压井的基本结构及荷载形式23-24

2.2 竖井圆筒井壁浅析策略与论述24-26

2.3 有限元论述26-34

2.3.1 线弹性不足的有限元法26-31

2.3.2 弹塑性不足的有限元法31-33

2.3.3 数据的整理与应力转换33-34

2.4 SOLID 187单元论述34-37

2.5 单元生死技术37-39

2.6 支撑载荷和等效单元节点力反向施加39-40

2.7 本章小结40-41

第三章 庙林水电站调压井开挖历程有限元计算仿真41-69

3.1 工程概况41-42

3.2 调压井工程地质条件评价及参数选择42-43

3.3 调压井结构43-44

3.4 计算条件与考虑情况44-45

3.5 计算范围与边界条件45-46

3.5.1 计算范围45

3.5.2 边界条件45-46

3.6 计算步骤和计算参数46-48

3.6.1 计算步骤46-47

3.6.2 计算参数47-48

3.7 考虑构造应力的开挖施工和运转工况的计算模型48-49

3.8 考虑构造应力的开挖施工和运转工况的计算结果及浅析49-68

3.8.1 初始应力状态的计算结果及浅析49-54

3.8.2 开挖施工的计算结果及浅析54-62

3.8.3 竣工时调压井结构的计算结果及浅析62-68

3.9 本章小结68-69

第四章 计算流体力学与流固耦合论述69-81
4.1 计算流论文导读:固耦合策略的调压井水流倒灌仿真模拟81-995.1流固耦合计算的接口81-825.1.1CFX介绍815.1.2ANSYSWorkbenchCFX模块介绍81-825.2调压井水流倒灌流固耦合求解82-915.2.1数值模拟计算流程82-835.2.2流体域数值模拟83-895.2.3固体域模型仿真浅析89-915.2.4计算结果输出915.3流固耦合结果浅析91-975.

3.1流固耦合位移浅

体力学概述69-70

4.2 计算流体力学相关概念70-71

4.

2.1 理想流体和粘性流体70

4.

2.2 可压缩流体和不可压缩流体70

4.

2.3 定常与非定常流动70-71

4.

2.4 层流和湍流71

4.3 流体力学方程组71-73
4.

3.1 理想流体力学方程组72-73

4.

3.2 粘性流体力学方程组73

4.4 流固耦合论述73-76

4.1 运动学和动力学系数74

4.2 流体和结构模型的网格74-75

4.3 流体和结构模型中的相容时间积分75

4.4 耦合系统中的有限元方程75-76

4.5 湍流模型下的数值解法76-80

4.6 流固耦合模型的准备与测试80

4.7 本章小结80-81

第五章 基于流固耦合策略的调压井水流倒灌仿真模拟81-99

5.1 流固耦合计算的接口81-82

5.

1.1 CFX介绍81

5.

1.2 ANSYS Workbench CFX模块介绍81-82

5.2 调压井水流倒灌流固耦合求解82-91
5.

2.1 数值模拟计算流程82-83

5.

2.2 流体域数值模拟83-89

5.

2.3 固体域模型仿真浅析89-91

5.

2.4 计算结果输出91

5.3 流固耦合结果浅析91-97
5.

3.1 流固耦合位移浅析91-93

5.

3.2 流固耦合应力浅析93-97

5.4 本章小结97-99
第六章 结论与展望99-103

6.1 结论99-100

6.2 展望100-103

致谢103-105
参考文献105-109
附录:硕士期间发表的论文109