【摘要】：近年來,在地形陡峭的峽谷地帶進行水電工程施工時,常將兩岸壩肩開挖石渣料直接推入河道中,來解決出渣道路布置困難的問題,而汛期被水流沖向下游的石渣會造成水土流失和環(huán)境污染。此時通過修建分流擋渣堤來攔擋河道里的石渣,既可以滿足下游的環(huán)保要求,同時,作為上、下游圍堰體的組成部分,分流擋渣堤還能為汛后防滲墻的施工做準備,減輕后期圍堰的填筑強度。汛期來臨時,承擔(dān)一部分過水任務(wù)的分流擋渣堤在水流作用下,穩(wěn)定性和安全性會受到嚴峻的考驗。當前在對分流擋渣堤的研究中,主要有兩種方法,一種是模型試驗,一種是數(shù)值模擬。其中,模型試驗已經(jīng)能得到比較可靠的結(jié)果,但仍然存在縮尺效應(yīng)等局限,需要數(shù)值模擬方法的支撐,而國內(nèi)在利用數(shù)值模擬研究分流擋渣堤方面還較少。本文基于模型試驗結(jié)果,采用流固耦合的數(shù)值模擬方法,研究某工程分流擋渣堤在不同過水流量下的穩(wěn)定性和沖刷變形,并與模型試驗進行對比分析。主要的研究內(nèi)容及結(jié)論包括:(1)根據(jù)流固耦合基本理論和應(yīng)用,對當前的流固耦合軟件進行了對比,選取ANSYS Workbench作為分流擋渣堤流固耦合數(shù)值模擬的平臺。(2)在分流擋渣堤的過水模型試驗中,得到了不同流量下分流擋渣堤各個部位的沖刷變形結(jié)果,并對各級流量下的水位流速分布以及擋渣堤沖刷變形的規(guī)律做了比較和分析。(3)建立了簡化的分流擋渣堤三維模型和過堤流場三維模型,利用ANSYS Workbench中的Fluent分析流場、Mechanical分析擋渣堤,通過系統(tǒng)耦合器創(chuàng)建兩者間的數(shù)據(jù)交換,計算得到了耦合作用下流場的水位流速分布以及擋渣堤各個部位的變形,并用模型試驗結(jié)果進行了驗證。(4)通過數(shù)值模擬得到,分流擋渣堤在不同流量下均沒有發(fā)生斷面破壞和大規(guī)模的整體塑性變形,表明分流擋渣堤在整體上是穩(wěn)定的,與模型試驗結(jié)果相吻合。(5)分析了分流擋渣堤在不同流量下的塑性變形結(jié)果,得到擋渣堤在堤頂及緩坡段發(fā)生了較大的塑性變形,且存在一個最不利流量,此時塑性變形最大。數(shù)值計算中的塑性變形結(jié)果與模型試驗中擋渣堤的沖刷位置及其最不利流量有較好的對應(yīng),可為類似工程中分流擋渣堤的護面結(jié)構(gòu)施工提供參考。
【圖文】：

圖 2-2ANSYS Workbench 工具箱Fig.2-2 ANSYS Workbench Toolboxorkbench 流固耦合的實現(xiàn)固耦合與雙向流固耦合orkbench 中，流固耦合的實現(xiàn)[47]既包括單向流固ch 單向流固耦合三項 Custom Systems 自定義系統(tǒng)欄中，WorkbenFX、FLUENT）和其他一些常見的系統(tǒng)分析（預(yù)應(yīng)應(yīng)譜分析、熱應(yīng)力分析）。種分析類型在各個模塊之間都已經(jīng)連線完畢，，只

YS Workbench 流固耦合的實現(xiàn)向流固耦合與雙向流固耦合SYS Workbench 中，流固耦合的實現(xiàn)[47]既包括單向流固耦合，合。rkbench 單向流固耦合箱的第三項 Custom Systems 自定義系統(tǒng)欄中，Workbench 自帶析（CFX、FLUENT）和其他一些常見的系統(tǒng)分析（預(yù)應(yīng)力模態(tài)析、響應(yīng)譜分析、熱應(yīng)力分析）。中的幾種分析類型在各個模塊之間都已經(jīng)連線完畢，只需通相關(guān)的分析系統(tǒng)，而不用在第一欄和第二欄中調(diào)出各個子模塊其中的 CFX 單向流固耦合分析和 FLUENT 單向流固耦合分析
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TV871

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本文編號：2589687