浮箱式拦污排的建模与仿真分析
  • 【摘要】

    我国是一个人口大国,随着人类活动的增加,自然环境遭到日益严重的破坏,许多河床式低水头水电站污物急剧加重,越来越多的水电站采用了浮箱式拦污排结构作为阻拦漂浮污物进入水电站进水口的第一道防线.由于浮箱式拦污排设计上具有许多不定因素及特殊性,以及目前还没有可以执行的浮箱式拦污排设计的行业规范,在许多设计工作中带有一定的盲目型,因此有必要对浮箱式拦污排结构进行深入细致的研究. 基于此,本文依托国家自然科学... 展开>>我国是一个人口大国,随着人类活动的增加,自然环境遭到日益严重的破坏,许多河床式低水头水电站污物急剧加重,越来越多的水电站采用了浮箱式拦污排结构作为阻拦漂浮污物进入水电站进水口的第一道防线.由于浮箱式拦污排设计上具有许多不定因素及特殊性,以及目前还没有可以执行的浮箱式拦污排设计的行业规范,在许多设计工作中带有一定的盲目型,因此有必要对浮箱式拦污排结构进行深入细致的研究. 基于此,本文依托国家自然科学基金"浮箱式拦污排的计算理论与不稳定性研究"(面上项目:50879065/E090801),从浮箱式拦污排结构自身的特点出发,针对拦污排的工作环境以及受力情况,深入研究了刚-柔多体系统的建模策略、拦污排结构的约束行为、波浪及波浪力理论,并采用ABAQUS软件,对浮箱式拦污排结构进行了三维动静力分析,得到了一些可供参考的结论和建议.主要工作如下: (1)针对刚-柔耦合的非线性动力学系统做出适当而必要的简化,建立相应的数学模型和计算方法,探讨这类非线性系统的特性参数与内在规律性,分析参数的敏感性,以获得完整的模拟理论或预测与控制途径. (2)通过阅读大量国内外文献,得出刚-柔多体系统的三种参考坐标系的主要特点和应用范围,刚-柔多体系统各种约束行为的定义和比较,以及波浪理论中线性波和非线性波的适用范围. (3)进行理论方法分析比较,研究影响浮箱式拦污排受力、构形和约束的主要因素,借鉴和参考水流、风、波浪等作用力的论文文献、研究成果和计算理论方法,概化各种荷载作用效应;将浮箱式拦污排结构抽象为刚-柔多体系统模型,改进已有的开环拓扑结构的多体动力学建模策略,建立浮箱式拦污排结构数学模型和约束行为,提出拉杆之间、拉杆与浮箱之间的约束、导槽处的约束,使系统满足封闭性而不产生过约束. (4)采用ABAQUS软件,根据某水电站拦污排建立有限元模型,选取多种荷载工况进行分析比较,得出拦污排在各种静力工况下的张拉线形状、最大弧垂、两端支座的反力、短浮箱与支座连线的夹角、浮箱轴力、拉杆与拉杆之间铰节点反力大小及方向等结构特征性参数,并对其进行不稳定性研究.建立浮箱式拦污排结构的刚体连续模型、多刚体系统模型、刚-柔多体系统模型进行动力分析,得出拦污排结构的动力特性以及受一脉冲波浪荷载作用下的动力响应情况. 收起<<

  • 【作者】

    刘辉 

  • 【学科专业】

    工程力学

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    武汉大学

  • 【导师姓名】

    徐远杰

  • 【学位年度】

    2011

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    浮箱式拦污排%刚-柔多体系统%约束行为%波浪理论%动静力分析