作者：武锡颖1, 徐继伟1, 洪波1, 邹渝1
作者单位：1. 河南水利与环境职业学院，河南 郑州 450008;
2. 中国农业科学院农田灌溉研究所，河南 新乡 450000;
3. 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，四川 成都 610065;
4. 四川省生态环境科学研究院，四川 成都 610041
关键词：FSI;水流作用;结构;稳定性
摘要：
为研究水库泄洪过程中坝体及相关构件的稳定性情况，以FSI理论数值模拟方法为基础，通过VOF方法在CFD中构建两相流体区域模型，通过有限元方法在CSD中实现不同材料的坝体局部构件的参数设置与建模，依靠FSI中的强弱耦合方法(显式求解与隐式求解)来实现流体流动作用下结构变形情况的数值计算。通过监排水孔内流量的变化可以发现不同工况下监测流量与设计流量基本一致，这表明数值模拟的设计符合实际要求，同时得到相应流体作用在固体上的数值结果也是符合要求的，因此该数值方法对于坝体泄洪工况下的模拟结果能够为工程中设计混凝土强度的选取提供相关指导。
Coupling analysis of flood discharge flow and dam stability based on FSI
WU Xiying1, XU Jiwei1, HONG Bo1, ZOU Yu1
1. Henan Vocational College of Water Conservancy and Environment, Zhengzhou 450008, China;
2. Institute of Farmland Irrigation, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Xinxiang 450000, China;
3. State Key Laboratory of Hydraulics and Mountainous River Development and Protection, Sichuan University, Chengdu 610065, China;
4. Sichuan Academy of Ecological Environment, Chengdu 610041, China
Abstract: In order to study the stability of the dam body and related components in the process of reservoir flood discharge, based on the numerical simulation method of FSI theory, the VOF method is used to construct the two-phase fluid region model in CFD. The parameter setting and modeling of the local components of the dam body with different materials are realized by the finite element method in CSD. The numerical calculation of structural deformation under fluid flow is realized by the strong and weak coupling method in FSI (explicit solution and implicit solution). By monitoring the change of the flow in the drainage hole, it can be found that the monitoring flow under different working conditions is basically consistent with the design flow, which indicates that the design of numerical simulation conforms to the actual requirements, and the numerical results of the corresponding fluid acting on the solid are also in line with the requirements. Therefore, the numerical method can provide relevant guidance for the selection of the design concrete strength in the engineering.
Keywords: FSI;flow action;structure;stability
2022, 48(7):140-146 收稿日期: 2021-05-27;收到修改稿日期: 2021-07-16
基金项目: 国家自然科学基金（51309277，51879172）；四川省水利厅专项(SKY2019-05)
作者简介: 武锡颖（1984-），男，河南西平县人，讲师，硕士，研究方向为岩土工程和施工管理
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