基于不同碰撞模型的流冰—输水隧洞碰撞动态响应研究

来源：水资源与水工程学报杂志2021年第1期北京时间：

作者：王鸿，贡力，王忠慧，杜强业，张秉宗

单位：1.兰州交通大学土木工程学院,2.兰州交通大学调水工程及输水安全研究所

摘要：位于西北寒区的输水隧洞在流冰期输水时会受到流冰不同程度的撞击作用。由于流冰与隧洞衬砌撞击时水介质会对其撞击结果产生一定的扰动性，因此，为了研究水介质对于中小型流冰撞击结果的影响作用，以引大入秦工程盘道岭37#隧洞为研究对象，分别建立基于附加质量法以及流固耦合法的流冰－输水隧洞碰撞模型，结合有限元软件LS-DYNA，对流冰撞击输水隧洞衬砌的动态响应进行研究。研究表明：由于水介质的作用，两种碰撞模型中隧洞衬砌高应力区存在着一定的差异性；在模拟流冰撞击输水隧洞时，附加质量模型的计算结果普遍偏大，但其具有建模简单且计算时间较短的优点；流固耦合模型由于将碰撞过程中动水作用以及流冰与输水隧洞逼近时产生的“水垫效应”考虑在内，使其能够更真实地模拟流冰与输水隧洞的真实碰撞状况。

关键词：水介质,流冰,输水隧洞,碰撞动态响应,附加质量法,流固耦合法

基金资助：国家自然科学基金项目（51969011、51669010）