卵形消化池流固耦合动力响应分析及专用软件开发

论文摘要

卵形消化池作为一种新型结构形式,在国内的应用前景非常广阔。但由于其结构形式较为特殊,在实际的工程中还有许多问题有待解决,尤其对于其地震作用下的动水压力分布规律尚不明确,规范中仍未给出相应动水压力的计算公式。因此本文的主要工作为利用有限元模型对卵形消化池流固耦合系统进行数值模拟和计算,并尝试给出卵形消化池动水压力公式。首先,考虑到不同有限元软件在流固耦合方面的计算能力有所差异,本文首次利用两种有限元软件——ANSYS和ADINA,基于不同的流体单元,针对同一卵形消化池工程实例建立相应有限元模型。选择EL Centro波和天津波分别对有限元模型进行地震作用下的动力计算,对比了不同模型不同地震波下动水压力分布规律,结果比较吻合,并说明了卵形消化池动水压力的竖向分布规律受其结构形状和高度位置的影响很大。其次,综合考虑有限元软件ANSYS和ADINA的前后处理能力与计算速度,选择ANSYS下的模型进行罕遇地震作用下的动力计算。结合圆柱形消化池动水压力公式,通过不同地震作用下动水压力数值计算结果,给出了针对卵形消化池动水压力的计算公式,为工程人员的设计工作提供参考依据。结合卵形消化池工程实例,利用本公式对其动水压力进行验算,证明本文提出的公式适用于卵形消化池的设计计算。最后,基于ANSYS的APDL语言,利用Visual Basic6.0强大的图形界面处理功能,设计开发了卵形消化池专用计算软件,提高了卵形消化池设计的效率和准确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 问题的研究现状
• 1.2.1 卵形消化池研究现状
• 1.2.2 流固耦合问题研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 流固耦合有限元分析理论
• 2.1 流固耦合有限元分析的位移－压力格式
• 2.1.1 动力学模型和基本方程及边界条件
• 2.1.2 用伽辽金法建立流固耦合的有限元方程
• 2.2 流固耦合有限元分析的位移－速度势格式
• 2.3 流固耦合有限元分析的ALE方法
• 第三章 卵形消化池流体－固体耦合系统有限元模型分析
• 3.1 卵形消化池流固耦合有限元模型的建立
• F80 有限元模型'>3.1.1 基于ANSYS的ANSYS_F80 有限元模型
• PF有限元模型'>3.1.2 基于ADINA的ADINA_PF有限元模型
• FSI有限元模型'>3.1.3 基于ADINA的ADINA_FSI有限元模型
• 3.2 卵形消化池流固耦合系统静力分析
• F80 模型静力响应分析'>3.2.1 ANSYS_F80 模型静力响应分析
• PF模型静力响应分析'>3.2.2 ADINA_PF模型静力响应分析
• FSI模型静力响应分析'>3.2.3 ADINA_FSI模型静力响应分析
• 3.2.4 卵形消化池静力响应结果比较分析
• 3.3 卵形消化池流固耦合系统自振特性分析
• F80 模型自振特性分析'>3.3.1 ANSYS_F80 模型自振特性分析
• PF模型自振特性分析'>3.3.2 ADINA_PF模型自振特性分析
• 3.3.3 自振特征对比分析
• 3.4 地震作用下卵形消化池流固耦合系统动力响应分析
• 3.4.1 地震波的选取
• F80 模型动力响应分析'>3.4.2 ANSYS_F80 模型动力响应分析
• PF模型动力分析'>3.4.3 ADINA_PF模型动力分析
• FSI模型动力分析'>3.4.4 ADINA_FSI模型动力分析
• 3.4.5 动力响应结果对比分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 地震作用下卵形消化池动水压力分析计算
• 4.1 卵形消化池动水压力简化计算公式
• 4.1.1 动水压力的水平分布
• 4.1.2 动水压力的竖向分布
• 4.2 卵形消化池动水压力比较计算
• 4.3 本章小结
• 第五章 卵形消化池结构专用计算软件
• 5.1 专用软件编制原理
• 5.1.1 软件与ANSYS的连接
• 5.1.2 Visual Basic自带控件在后处理中的应用
• 5.2 《卵形消化池结构分析软件》介绍
• 5.2.1 软件的基本功能
• 5.2.2 前处理界面
• 5.2.3 后处理界面
• 5.3 软件开发小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢