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基于流固耦合的深海悬浮隧道悬浮动力响应影响研究
| 论文题名： | 基于流固耦合的深海悬浮隧道悬浮动力响应影响研究 |
| 关键词： | 深海悬浮隧道;流固耦合;有限元分析;数值模拟;动力响应 |
| 摘要： | 沟通海峡、海湾两侧的交通建筑在全球不同地方得到了广泛地应用，例如多种多样的海底隧道和跨海大桥。但这些传统的跨海通道在面对超宽阔的海峡是就显得没有什么可行性了。这就为新型的沟通海域两岸的交通方式——水中悬浮隧道的产生，提供了前提。 Submerged Floating Tunnel简称SFT，即水中悬浮隧道，这种新兴的沟通不同海域之间的交通方式，产生于二十世纪，它的原理在于达到隧道重力、隧道受到的浮力和隧道构架结构之间各种作用力的平衡，从而让隧道能够稳定在水中的某个深度下。这种新兴的沟通不同海域的交通方式有下面三种优势:第一，构建水中悬浮隧道受到的地理因素约束少。这是在于SFT对所在地的地理环境造成的影响小;第二，减少了交通时间和距离。相比于跨海大桥和海底隧道，SFT因为其构建位置的物理性质，使得在沟通相同的海峡之间，SFT的跨度最小;第三，同样的，SFT对所在地的生态环境影响是最小的。综合这些优点，SFT这种新兴的交通方式有着广泛的应用前景和市场价值。这也让这种交通方式，成为隧道研究的新方向。 对于SFT，本文进行了下面三项探索: 首先，对于Cnoidal理论、Stokes理论、Solitary理论等非线性波理论和线性波理论，进行了介绍。还介绍了波浪力作用理论，并着重介绍了Morison方程和该方程的适用范围和条件。 其次，对于SFT在水中受到的流体力学作用进行了说明。对于海水在SFT周边流动的时候造成的影响进行分析。对变形固体在流场作用下的力学原理、公式和方法进行了分析。然后给出了两种经典的流固耦合解析式，即迭代耦合和直接耦合。 最后对上面的力学原理和解析式进行了详细分析，并通过计算机辅助设备ADINA对流固耦合进行了求解和分析。然后描述了悬浮隧道有限元模型的建立过程，并在不同的工况下（不同的悬浮深度，不同的结构断面，不同的η取值，不同的洋流流速）进行了数值模拟。分析的不同影响因素下隧道管体的不同响应，得出了悬浮隧道动力响应的特点。 |
| 作者： | 何志 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 涂忠仁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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