哈爾濱工業大學(威海)高云獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉哈爾濱工業大學(威海)申請的專利垂直-傾斜組合錨索系泊下實尺度懸浮隧道柔性管體動力響應數值預報方法、存儲介質及設備獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119940202B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-02發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510008926.3,技術領域涉及:G06F30/28;該發明授權垂直-傾斜組合錨索系泊下實尺度懸浮隧道柔性管體動力響應數值預報方法、存儲介質及設備是由高云;陳曉東;張磊;時晨設計研發完成,并于2025-01-03向國家知識產權局提交的專利申請。
本垂直-傾斜組合錨索系泊下實尺度懸浮隧道柔性管體動力響應數值預報方法、存儲介質及設備在說明書摘要公布了:垂直?傾斜組合錨索系泊下實尺度懸浮隧道柔性管體動力響應數值預報方法、存儲介質及設備,屬于懸浮隧道柔性管體技術領域。為了解決目前基于懸浮隧道兩端自由的模型存在忽略了實際工程中端部約束對隧道力學行為的顯著影響,而且是針對小尺度實驗模型展開相關研究的問題。本發明首先建立波流耦合激勵數值環境模型,并進行網格劃分,然后建立懸浮隧道柔性管體CFD數值分析模型,波浪力作為外部激勵,通過求解NS方程,計算管體表面的波浪壓力和剪切力分布,引發管體的位移變化,進而影響錨索的拉伸狀態,引發錨索張力的動態調整;管體振動和錨索張力之間形成動態聯系,錨索張力根據管體的相對位移和速度變化實時更新,響應數值預報完成。
本發明授權垂直-傾斜組合錨索系泊下實尺度懸浮隧道柔性管體動力響應數值預報方法、存儲介質及設備在權利要求書中公布了:1.一種垂直-傾斜組合錨索系泊下實尺度懸浮隧道柔性管體動力響應數值預報方法,其特征在于,包括: 步驟一、基于VOF方法和力消波技術建立波流耦合激勵數值環境模型; 步驟二、針對懸浮隧道管體和環境進行網格劃分,包括以下步驟: 步驟201、首先創建各組分幾何部件,包括背景流域部件、波傳播區域部件、能夠覆蓋管體運動范圍的重疊區域部件、懸浮隧道管體部件、內流流場區域部件以及加密區部件; 步驟202、將背景流域部件、重疊區域部件、懸浮隧道管體部件、內流流場區域部件分配到四個不同區域; 步驟203、展開幾何并操作節點;然后為背景流域選擇切割體網格,為重疊區域選擇多面體網格,為懸浮隧道管體選擇定向網格,為內流流場區域選擇定向網格; 步驟204、先為背景流域添加體控制,此過程中選擇新建體積控制,并將新節點重命名為波,然后將波傳播區域部件輸入;接著添加加密區網格,重命名為加密并自定義尺寸; 步驟205、為重疊區域添加體控制,此過程中選擇新建體積控制,將新節點重命名為block,然后將block部件輸入,選擇切割體網格生成器節點并自定義尺寸; 步驟206、生成定向網格,此過程中選擇定向網格節點,將生成的節點重命名為管體,接著輸入零部件并自定義尺寸; 內流流場區域進行相同的處理; 步驟207、定義重疊網格;同時選中背景流域和重疊區域,選擇創建交界面然后選擇重疊網格; 步驟208、生成全部網格; 步驟三、建立懸浮隧道柔性管體CFD數值分析模型: 懸浮隧道管體在運行過程中受到的力包括錨索張力、自身重力和流體力,流體力包括波浪力;懸浮隧道的自身重力使其向下作用,由隧道的浮力產生的向上作用力,管體的重力與浮力共同構成系統的初始力學平衡,在靜水條件下錨索通過拉緊產生預張力; 懸浮隧道管體的振動響應由流體力、錨索張力和自身重力、浮力共同作用決定,波浪力作為外部激勵,通過CFD方法求解NS方程,計算管體表面的波浪壓力和剪切力分布,波浪壓力和剪切力激發振動并引發位移變化,管體的位移變化影響錨索的拉伸狀態,引發錨索張力的動態調整;錨索張力的變化是波浪力引起管體振動的結果,同時錨索張力通過反作用力限制管體振動的幅度,通過錨索-管體耦合振動方程,管體振動和錨索張力之間形成動態聯系,錨索張力根據管體的相對位移和速度變化實時更新,錨索張力、自身重力、浮力和波浪力維持懸浮隧道管體的動態平衡;在STAR-CCM+中,基于組合錨索懸浮隧道模型,波浪力引發管體振動,錨索張力實時對管體的位移和振動進行反饋調節,而重力與浮力參與維持系統的力學平衡,波浪力、錨索張力三者和管體的位移在不斷迭代更新中相互作用,形成一體化的懸浮隧道振動響應數值模型; 最后,依據之前設定波流耦合激勵數值環境模型的流場條件,初始化整個流場,并根據計算需求選擇適當的計算步長,開始進行數值仿真。
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