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申请/专利权人：华北水利水电大学

摘要：本发明涉及流固耦合技术领域，具体涉及一种基于数据交换模型的南水北调渠系建筑物流固耦合计算方法，本发明根据南水北调工程某一渠段，分别建立目标渠段渠道结构的CSD模型以及目标渠段渠内流体的CFD模型，通过流固耦合数据交换模型将渠内流体的流场模拟、动网格技术折合成渠道面板上的施加荷载，并施加在南水北调的渠道上，对双向流固耦合求解。本方法的计算方法充分考虑了南水北调工程中水体对渠道结构的影响，也考虑了渠道形变所引起的流场变化，使水体力场与渠道基础结构承载能力紧密联系，为研究渠道结构损伤发展及变化的规律，以及该耦联系统结构的流固耦合作用机理与损伤破坏模式提供依据。

主权项：1.一种南水北调渠系建筑物流固耦合计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、通过商用软件ABAQUS，建立目标渠段渠道结构有限元数值仿真模型，对目标渠段渠道结构进行有限元网格划分，将目标渠段渠道结构划分为多个渠道结构单元网格；设置目标渠段结构的接触面区域，作为后期流固耦合计算需要进行数据交换的界面；设置渠道结构网格的单元类型、渠道结构各个部分的材料属性，建立目标渠段渠道结构CSD模型；步骤2、同时通过商用软件Fluent，针对目标渠段渠内流体建立数值模型并进行网格划分，将目标渠段渠内水体划分为多个渠内流体单元网格；根据目标渠段渠内流体的动态参数及范围对流体单元网格设置边界条件和初始条件参数，进行渠内流体域的流场模拟，建立目标渠段渠内流体CFD模型；步骤3、建立流固耦合模型，包括：1在完成目标渠段渠道结构CSD模型和目标渠段渠内流体CFD模型的基础上，建立目标渠段渠内流体与目标渠段渠道结构的流体域与固体域交界面，计算流体动力学和计算结构力学的数据交换在界面上完成，从而实现渠道结构单元网格与渠内流体单元网格的相互搜索；2通过MPCCI软件平台的界面搜索，在界面位置上建立起渠内流体单元网格与渠道结构单元网格的联系；3通过MPCCI软件平台，将CSD模型与CFD模型进行界面联系，实现渠道结构与渠内流体的流固耦合计算分析；步骤4、ABAQUS计算固体力学分析：通过ABAQUS中建立的渠道结构数值模型，施加荷载、边界条件、材料参数，进行结构计算分析，将界面上网格模型各节点力和位移的数据交换给MPCCI平台；步骤5、MPCCI的插值算法进行数据转换：通过MPCCI平台的插值算法，对ABAQUS传输来的数据进行插值转化，并将转换后的数据通过界面传递给Fluent中对应位置的节点；步骤6、Fluent计算流体动力学分析：Fluent在得到初始数据后，开始进行流体动力学的计算，在完成当前荷载步计算后，将计算所得的压力数据再次传递到界面上的节点，反馈到MPCCI，经数据插值转换后，传递给ABAQUS进行下一步分析，循环计算至荷载步完成。

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