基于流固耦合的水轮机振动的数值研究

该文研究应用ADINA软件采用任意拉格朗日欧拉(arbitrary Lagrange-Euler,ALE)法对一混流式水轮机转轮进行了流固耦合计算,得出了转轮在空气中和水中的频率和模态.通过计算表明在水压载荷和黏性载荷的作用下,水轮机的转轮频率存在一定程度的下降,模态发生了变化.并应用动态断裂力学预测了该转轮可能发生的裂纹破坏.     

基于流固耦合的南水北调渠道结构动力破坏机理研究

以南水北调中线渠道工程为研究对象,建立了水体-结构-地基耦联体系的渠道模型,运用Fluid 30单元实现水工结构流固耦合计算,计算了地震工况下的渠道结构的破坏情况。计算结果与Westergaad传统方法进行对比,验证了Fluid 30单元方法的正确性。研究结果表明,Fluid 30单元耦合方法计算的结构频率均值较传统方法增加10.93%,渠道结构进行地震分析时,水体的流固耦合效应不容忽视;渠道衬砌板分缝处为最薄弱部位,且出现了应力集中,每个纵缝处下表面均出现了较大的拉应力;衬砌结构在地震中可视为做整体移动,衬砌上表面比下表面所受的压应力更大,而在接近分缝处这一情况恰好相反。     

地铁车站防水混凝土施工关键技术

通过对西安地铁一号线康复路站防水混凝土进场质量验收、特殊部位防水、混凝土浇筑过程控制及养护等方面阐述了地铁车站自防水混凝土施工的重点及关键技术。     

成都地铁文武路车站深基坑施工技术

成都地铁一号线文武路车站为采用明挖法施工的深基坑车站。本文结合文武路站工程实例,详细阐述了文武路车站深基坑的施工技术。     

地铁车站工程高支模施工技术探微

结合天津轨道交通Z4线一期工程实际,分析高支模施工技术在地铁车站工程中的应用要点并得出相关结论:在地铁车站工程施工中科学、合理运用高支模施工技术,可大幅提升模板利用率、提高施工效率和安全性、保证任务按期完成,从而获得更大的经济效益.     

基于流固耦合的水轮机振动分析

在流固耦合的基础上采用附加质量阵的方法对某-混流式转轮进行了振动分析,得出了叶片和转轮在空气和水中的振型和频率,并比较了流量和离心力对转轮模态的影响.对于小型转轮,离心力和小流量工况对转轮的震动影响较大,随着离心力的增加,转轮振动的频率有了明显提高,某些阶次接近转轮在空气中的固有频率.低频振动对水轮机的稳定性破坏比较大,要尽量避免机组低频振动.     

大直径密排管幕的力学分析及在地铁车站中的应用

依托沈阳市地铁10号线东北大马路站大直径密排管幕法施工,采用模拟分析结合室内模型试验的方法,分析大直径密排管幕的受力特征.考虑钢筋混凝土等级、钢管间距、翼板厚度以及连接形式对构件承载力的影响,采用数值分析与变形监控量测相结合,研究工法在地铁站施工中的可行性.研究表明:管幕构件在力学性能上要略优于等效厚度的等截面混凝土构...     

地铁车站基坑施工对周边管线的影响

基于合肥市临近地下管线的地铁车站施工的工程背景,通过对施工过程的现场监测和有限元模拟,得到了不同管线在地铁车站施工下的沉降规律。研究表明,车站基坑开挖准备期间,管线沉降速率及沉降量均较小;车站基坑开挖至底板施工完毕期间,管线的沉降值和沉降速率均最大;车站地下主体结构完工阶段,管线沉降量变化不大。在地下管线在一定埋深下,地下管线的沉降量随h/d的增大而增大;地下管线的沉降量随着管线材质的弹性模量的增大而减小。不同管线沉降量的数值模拟结果与现场监测结果的变化趋势均基本一致,验证了有限元模型的正确性。且所研究的地下管线沉降均在警报值内,均处于安全状态。     

既有地下地铁车站的改扩建施工

本文阐述了成都轨道交通18号线天府新站既有车站进行的改造,以满足19号线线路增设折返并预留设站条件要求的过程,采用扣件式满堂脚手架+钢柱组合支撑体系,在钢管顶部设置螺旋自锁千斤顶,通过PLC液压同步顶升控制系统分级加压对顶板、中板施加设计荷载顶力,对结构中板、顶板进行卸载使结构恢复到受力“0”状态,进而完成了体系转化,确保了既有车站的结构安全稳定,取得了较好的改造效果和经验[1]。     

基于流固耦合的立式轴流泵站振动特性数值模拟研究

针对由水体引发的立式轴流泵站泵房振动问题,采用基于流固耦合的模态分析方法,对水体作用下的某立式轴流泵站泵房模态进行分析,进而分析泵房在水体作用下的应力和变形情况。研究表明,基于流固耦合的模态分析可以较确切的反应内部水体作用下的泵房模态;发现在水体的耦合作用下,水体对于泵房结构的影响主要集中在流道外壁混凝土结构处,对出水流道驼峰上部楼板以及下降段混凝土结构的变形影响较大,对于泵房整体结构影响较小。     

基于流固耦合的风力机叶片刚强度分析

基于ANSYS Workbench平台,对某小型风力提水机进行单向流固耦合分析,将流场计算得到的叶片表面的风荷载加载到叶片上,再进行静应力有限元分析。对不同工况下的风轮进行分析对比,得到风轮应力和变形规律。结果表明,在额定风速8 m/s工况下,最大等效应力集中在叶根部位;风机叶片静应力随风速增大而增大,且最大应力小于许用应力,然而长期应力集中的状况容易导致疲劳破坏;风机整体最大变形出现在叶尖处,而轮毂与叶片连接处基本上没有发生变形,呈梯度分布。     

基于流固耦合试验的k-n表达式探讨

k-n关系是岩土工程流固耦合分析计算中的一个关键表达式,常规的室内渗透试验由于没有考虑到渗流过程中的流固耦合效应,因而得到的k-n关系与实际情况有偏差。为得到更精确的k-n关系,采用自主研发的SRS-1型渗流和蠕变耦合试验仪开展了各种不同固结压力下的三轴流固耦合试验,获得了渗流过程中土样孔隙率随时间的变化曲线,拟合得到了考虑流固耦合与不考虑流固耦合的k-n表达式,并对考虑流固耦合、不考虑流固耦合及Kozeny-Caman经验公式给出的3种k-n表达式进行了对比分析。将3种表达式分别用于考虑流固耦合效应的一维饱和地基固结的数值模拟,将计算结果与非流固耦合方法计算结果进行比较。结果表明:渗流过程中土的孔隙率是动态变化的,为得到更精确的k-n关系,应考虑渗流过程中的流固耦合效应;工程中的土体固结问题实际是一个流固耦合问题,不能按非流固耦合方法计算,否则产生的误差非常大;当前流固耦合数值模拟中被广泛使用的Kozeny-Caman经验公式不能很好地反映黏土k-n的关系,在数值计算中造成的误差非常大,因此不建议使用;为了提高数值模拟结果的准确性,建议采用考虑流固耦合效应的k-n表达式。     

基于流固耦合的立轴旋转钢闸门的应力应变分析

立轴旋转钢闸门广泛应用于中小型水利工程中,为明确立轴旋转钢闸门的工作受力特征,采用流固耦合方法对立轴旋转钢闸门不同工况时应力应变进行计算分析,获得不同工况下立轴旋转钢闸门的应力应变变化规律.结果表明:在立轴旋转钢闸门全闭时,相对集中应力区发生在下支撑处和联轴器端面,最大应力为20.06 MPa,为材料允许应力的8.7％...     

基于流固耦合的某水电站进水塔参数的敏感性分析

为了探讨流固耦合算法与附加质量算法对于高耸进水塔的地震响应区别,以某水电站进水塔为例,研究塔间连接梁和塔背回填混凝土之间的参数敏感度,对塔间连接梁和塔背回填混凝土进行分析.结果表明:回填混凝土和塔间连接梁截面积二者的组合削弱了前两阶频率的差异,但并未对后5阶频率产生较大影响.     

混流式水轮机转轮双向流固耦合力学特性研究

为了解运行过程中的水轮机叶片应力、应变和流场的分布状况及规律,以某高比转速混流式水轮机为例,采用双向流固耦合算法,对其转轮叶片的应力应变情况和内部流动特性进行了研究和计算分析。研究结果表明,在高转速小流量的工况下,叶片的最大变形出现在出水边的下部,出水边中部也出现了比较大的变形,叶片的进水边、出水边与上冠及出水边与下环的相连接处出现了集中应力;在其他工况下,叶片的最大变形出现在出水边的中部,集中应力出现在叶片出水边与上冠的相连接处。该水轮机在正常运行的情况下,转轮叶片的变形很小,对内部流场的影响不大。因此,如果只是对水轮机进行水力性能方面的分析,则没有必要进行双向流固耦合计算。     

基于流固耦合的混流式水轮机水力激振与疲劳寿命损伤研究

为研究水轮机投入生产后常常产生的裂纹以及疲劳失效问题,构建混流式水轮机HLA551 c-WJ-71几何模型并模拟流固耦合(FSI)中复杂的流体流动,对混流式水轮机额定工况运行过程中动态应力以及叶片形变进行分析,揭示流道内的动态应力与叶片疲劳失效之间的内在关系。结果表明：混流式水轮机额定工况运行时,叶片的最大Von Mises应力为60.2 MPa,远小于材料的极限应力,因此静应力不会导致叶片产生短期裂纹破坏;水轮机额定工况运行时叶片表面和尾水管的动应力最大为10⁷kPa,同样远小于材料的极限应力;叶片上冠处为叶片最高应力区域,且在叶片表面压力变动时,压力的变化幅值也较大,因此认定叶片上冠为叶片的疲劳危险区。研究结果有助于水轮机转轮的优化设计,提高对水轮机瞬态运行及疲劳失效的理解。     

深基坑开挖对临近地铁车站及区间 影响的数值模拟分析

以苏州某临近地铁4号线宝带东路站基坑开挖为背景,运用ＡＢＡＱUＳ有限元计算软件模拟基坑 开挖各阶段,分析了各工况下的结构及区间的变形,并结合现场监测结果,表明数值计算结果与监测结 果较为接近,说明参数及边界条件选取合理,可为类似工程参考借鉴。     

西安地铁和平门车站半幅铺盖施工监测分析

西安地铁和平门车站在施工过程中各监测项目变化值均满足设计规范要求,未出现报警情况。和平门车站冠梁、联系梁及挡土墙施工完成,主体基坑土方开挖正常,坑内降水正常。基坑外的水位量测,房屋沉降,地表沉降,建筑物沉降,铺盖系统沉降,临时立柱桩桩体测斜,各项目均满足施工要求;日常巡查,围挡四周巡查、周边管线巡查、房屋巡查无异常状况。和平门站临时铺盖系统稳定,满足桥面车辆通行的要求。     

基于流固耦合方法的滑坡涌浪数值模拟

以GMO流固耦合模型和k-ε紊流模型为基础,采用VOF方法追踪自由液面,利用FLOW-3D软件平台建立三维数值模型,模拟刚性滑坡体沿斜坡运动所引起的涌浪产生及其传播过程,将数值计算结果与观测数据进行对比,验证数值模型研究此类问题的有效性,并分析流固耦合作用和滑坡体运动状态对涌浪生成和传播过程的影响。结果表明:模拟结果与观测数据吻合较好;忽略水体对滑坡体的作用会明显增加涌浪的首浪高度和传播速度,流固耦合作用主要影响滑坡体从接触水面到完全浸没的阶段(入水阶段)内涌浪的规模与传播特性;在滑坡体入水阶段采用流固耦合数学模型,而当滑坡体完全浸没于水下时采用指定滑坡体运动轨迹的计算模型,这样所得的结果亦能够准确反映涌浪的产生与传播特性。     

新建隧道“零距离”下穿既有地铁车站结构变形分析

随地铁工程的迅速发展,下穿工程越发常见,如何预测和控制新建隧道下穿施工中对既有结构的影响,以保证既有机构的正常使用已成为设计者和科研人员的重要课题。结合深圳地铁7号线"零距离"下穿既有福民车站工程,通过数值模拟、监控分析等方法,研究下穿施工对车站既有结构的影响程度和范围。研究表明:下穿施工过程中,整体车站结构呈现轻微上浮的趋势,较大变形出现在隧道上方底板结构处及其两侧,与监测数据分析结果相符;车站楼板结构主应力主要以承受压应力为主,与隧道相接处承受最大主应力拉应力。通过数值模拟和监测对比分析,研究下穿施工影响规律,为类似工程提供参考和借鉴。