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1、四川建筑科學(xué)研究第39卷第1期126SichuanBuildingScience2013年2月壩體考慮流固耦合的動力特性分析陳文元，趙雷(1．西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，四川成都610031；2．四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川德陽618000)摘要：運用ALE(ArbitraryLangrangian．Eulerian)描述流體域，流體域中的網(wǎng)格點按照自由液面的運動和結(jié)構(gòu)與液體接觸面的移動而不斷更新，從而將運動邊界的非線性效應(yīng)融人到計算中，考慮壩水完全耦合。數(shù)值模擬了四川某壩體在地震作用下的壩體的動力特性、庫水自由表面重力
2、波影響的問題以及庫水域有效影響范圍的問題，得出了有益的結(jié)論。關(guān)鍵詞：ArbitraryLangrangian—Eulerian；流固耦合；數(shù)值模擬中圖分類號：TU354文獻標(biāo)志碼：A文章編號：1008—1933(2013)01—126—04Analysisdynamiccharacteristicsofthedamconsideringfluid-structurecouplingCHENWenyuanI'．ZHA0Lei(1．SchoolofCivilEn~neering，SouthwestJiaotongUniv
3、ersity，Chengdu610031，China；2．SichuanArchitectureProfessionalTechnologyCollege，Deyang618000，China)Abstract：TheALE(ArbitraryLangrangian—Eulerian)descriptionoffluiddomain，fluiddomaindpointsofthecampaigninaccordancewiththefreesurfaceandthestructureandmovementofliqu
4、idcontactandconstantlyupdated，SOthatmovementofthenon-linearefectoftheborderintothetodamwaterinthefullycoupledconsideredundertheinfluenceofvibration．Numericalsimulationofadamdynamiccharacteristicinanearthquake，freesurfacegravitywaves，theimpactofefectivewatersare
5、a，todrawusefulconclusions．Keywords：ArbitraryLangrangian·Eulerian；fluid-·structure；numericallysimulating慮壩水完全耦合，對壩體在地震作用下的動力特性、0引言庫水自由表面重力波影響下的問題以及庫水域有效水工建筑物，特別是水壩在遭遇到強烈地震后，影響范圍的問題進行模擬分析。如一旦發(fā)生破壞或潰決，不僅使工程本身蒙受巨大1流體一結(jié)構(gòu)控制方程損失，而且會造成難以估量的災(zāi)難。地震時，大體積水工建筑物反應(yīng)十分復(fù)雜，這不僅是由于水工
6、建筑1．1ALE描述介紹物本身結(jié)構(gòu)形式及邊界條件很復(fù)雜，而且還由于壩ALE描述下的水體導(dǎo)數(shù)可寫為：體、庫水和地基三者的相互影響；如果還要進一步考廠=a￡+缸ci=+c，(1)：。cl￡慮地震波沿壩軸向傳播時相位差等的影響，問題將式中——某一物理量；更加繁雜。本文運用ALE(ArbitraryLangrangian—Eulerian)描述流體域，流體域中的網(wǎng)格點按照自由ci——ALE描述下的對流速度，ci=ui—Wi，液面的運動和結(jié)構(gòu)與液體接觸面的移動而不斷更其中u；為流體質(zhì)點的速度；W；——參考坐標(biāo)系下的網(wǎng)格速度；新
7、，從而將運動邊界的非線性效應(yīng)融人到計算中，考——參考坐標(biāo)系下的參考坐標(biāo)。ALE描述下的不可壓縮黏性流體的Navier—收稿日期：2011-08-02stokes方程組如下。作者簡介：陳文元(1979一)，男，重慶合川人，博士，主要從事大跨徑橋梁設(shè)計理論與工程控制方面的研究工作。連續(xù)性方程為：基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目(50908192)：0(2)E—mail：277089629@qq．tom2013No．1陳文元，等：壩體考慮流固耦合的動力特性分析l27運動方程為：dui+cj0Ui篝㈨刊(14)j=+Ji(
8、3)式中A——流體矩陣；本構(gòu)方程為：Afs、——流固耦合矩陣；A——結(jié)構(gòu)矩陣；一(詈+詈)(4)——流體k時刻的解向量；邊界條件為：——固體k時刻的解向量；ui=五iOnSw(5)——流體的外力；ori{mi=ionSf(6)B——固體的外力；P=Ji；OnSw(7)——流體k時刻的函數(shù)；初始條件為：(，0)=。()(8)——固體k時刻的函數(shù)；
