基于BIM+数值模拟的弧形闸门结构性能分析研究

【目的】溢洪道泄洪是一个复杂的水气交换物理过程，在溢洪道泄洪中弧形闸门发挥着十分重要的作用，泄洪过程中弧形闸门受到水体流激振动导致受力不均匀，造成弧形闸门应力应变计算困难。针对不同开度下水流对表孔弧形闸门结构受力情况，【方法】以某水电站溢洪道弧形闸门为例，采用BIM技术建立弧形闸门和流场计算域模型，通过BIM技术与有限元数值模拟间数据交互建立三维有限元模型，采用Fluent、Static Structural进行网格划分并对不同开度下溢洪道过闸流量和弧形闸门受力情况进行数值模拟，分析溢洪道过闸流量和弧形闸门应力、应变变化规律。【结果】结果显示：过闸流量在误差允许范围之内，闸门应力、应变随开度的不断增加逐渐减小，在闸门开启瞬间产生最大等效应力值为142.2 MPa,最大变形值为3.45 mm;采用BIM技术对弧形闸门进行性能分析，提高数值分析效率，并将数值分析得到的水力信息进行处理赋予BIM结构模型中。【结论】研究表明：BIM技术结合数值模拟技术可以进行水工钢结构性能分析，实现BIM平台与CAE有限元平台数据双向交互，拓宽了BIM技术在水工钢结构性能分析中应用研究。