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悬浮隧道水下工作环境动态演示系统的研究

杜凤  
【摘要】: 水中悬浮隧道是一种用于跨越海峡、海湾、湖泊及其他水域的新型交通结构物。水中悬浮隧道是悬浮在水中一定深度,并通过锚固系统锚固在水床上来维持结构的稳定。由于具有通行时间短、自然环境影响小、建造地点选择比较自由、环保,以及不破坏建造地点的自然景观等优点,水中悬浮隧道正受到世界各国政府与学者越来越多的关注。 在水中悬浮隧道中,由于所处的环境是海洋,其结构的主要荷载来自洋流和波浪。本论文首先介绍了洋流的一些基本理论,分析了波浪和水流对悬浮隧道的作用,同时介绍了流体流场的一些基本理论和基本方程,以及紊流场中的运动特征,分析了悬浮隧道结构周围的流场。在此基础上,采用有限元的数值模拟方法,对水中悬浮隧道结构和水流进行了流——固耦合分析,并模拟了悬浮隧道结构周围的流场。分析研究了不同流速下结构的变形规律和不同流速下流场的变化。 由于水中悬浮隧道所处的工作环境在海底,一切都是未知的,为了充分展现悬浮隧道地下空间的工作环境,在前面数值模拟悬浮隧道周围流体流场的基础上利用3ds MAX及其自带的脚本语言为平台开发了悬浮隧道动态演示系统,将现场的施工情况和隧道的发展情况、以及周围流体的流场以图形和图像的形式,反馈给设计和施工人员,这样无疑能够更好地指导设计和施工。其中,二维图形的建模是在AutoCAD中实现的,三维图像的渲染和动画是在3ds MAX中实现的,流体的模拟是在插件Glu3d实现的,动态管理器是利用3ds MAXScript脚本语言编程得到的。


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