基于流体速度势的非线性晃动问题的 ALE有限元分析(英文)

基于流体速度势 ,本文导出了非线性晃动问题的ALE有限元格式。通过引入 ALE运动学描述 ,使网格的运动独立于流体的运动 ,通过采用与贮箱固连的非惯性参考系建立控制方程 ,使网格只须相对贮箱更新 ,因此运动边界和自由液面的跟踪算法不仅非常简单 ,而且不会引起网格畸变。本文分别采用有限元法和有限差分法进行空间和时间离散 ,文中的算例分别模拟了贮箱受横向激励和俯仰激励时流体的非线性晃动问题 ,所得结果证实了本文方法的有效性与可靠性。文中的方法还可进一步推广用于流体 -结构耦合问题。

水电站进水塔动水压力研究和探讨

基于理想流体,将进水塔简化成水中悬臂梁体系,推导了其受迫振动时的动力响应方程,给出了进水塔内外表面动水压力的解析表达式。与有限元法、水工抗震规范公式计算结果进行了对比,分析验证了该方法在进水塔结构上的适用性及准确性。结果表明:动水压力表达式与结构振型密切相关。该方法的动水压力曲线趋势与有限元方法相似,均在水面以下某深度处迅速变大及达到最大值后曲线值减小弯回,两者最终在塔体底部收于相近的值;最大值大于有限元法,其最大值处曲线折回明显,幅度较大。弹性模量和进水塔高度对动水压力的曲线形态和数值有重要影响。同时,输入激励荷载的频率对动水压力影响巨大,尤其频率与进水塔某阶频率相近时会导致动水压力的异常增大。该方法对分析进水塔动水压力具有参考价值。