试析吸力锚渗流场的分析和渗流要素的计算

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1、天津大学硕士学位论文吸力锚渗流场的分析和渗流要素的计算姓名：杜杰申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：丁红岩20021201摘要吸力锚作为海上的一种新型平台基础和系泊体系，由于其重量轻．易于安装就位，及可重复利用等特点而被广泛应用。但由于其出现和发展的时间较短，在设计和施工安装中还存在一些问题以待解决。在我国渤海湾的实际应用中，常会出现由于土体隆起形成土塞，而使桶体无法达到预定的位置，从而出现整个工程失败的现象，故土塞现象成为一个亟待解决的问题。在以前分析土塞形成原理时，发现渗流对于其形成起决定作用，故本论文就吸力锚的渗流场问题进行了分

2、析研究。吸力锚的渗流场为三维轴对称渗流场，通过对基本的流体运动的纳维一司托克斯方程的研究和公式的推导，得出适用于吸力锚这一具体情况的渗流场的基本微分方程。并在此基础上，分别通过差分法、复变函数法、流网法和有限元法对吸力锚渗流场进行了研究，得出渗流水头、势函数、流函数、渗流力及流速等渗流要素的求解方程和公式。对于有限元方法，用visua]Basic6．0编制了有限元程序，并通过设计的三个算例进行计算，得出各种渗流要素的值及其分布规律。对于本论文的研究成果可以被应用于计算土塞高度、绘制流网等实际应用。关键词：吸力锚、土塞、渗流场、差分法、复变函

3、数法、流网法、有限元法、水头、渗流力、流速ABSTRACTSuctionanchorisanewstylefoundationofplatformandasystemofanchoringmooringbuoys．Becauseitsweightislight，iseasytobeinstalledandcanbeusedrepeadly，itisusedwidely．Becausethehistoryofitsemergenceanddevelopmentisshort，intheprocessofdesignandinstallatio

4、n，therearemanyquestionsneedtobesolved．InthepracticaluseofBohaisea，soilinthesideofsuetionanchorwillriseandformsoil—plug．Thenthebucketwil1cannotreachthescheduledsite．socausethephenomenonofaprojectfailure．Sosoll—plugisaproblemneededtobesolved．Intheprocessofanalyzingmechanismo

5、fformingsoil—plug，seepageforceisanimportantelement，sothispaperanalysestheseepagefieldofsuctionanchor．Theseepagefieldisthree—dimensionalaxialsymmetry．ThroughttheresearchofbasiCfluidmovementequationsandthedeductionofformulas，thepapergetsthefundamentaldifferentialequationofse

6、epagefieldofsuetionanchor．Onthebasisoftheequation，thepaperexploitsindividuallythedifferencemethod、thecomplexmethod、thedriftnetmethodandthefiniteelementmethodtoanalyzetheseepagefieldandgettheequationsandformulasoftheheadofwater、seepageforceandvelocityand1ike．Tothefiniteelem

7、entmethod，thepapergivesaprograminlanguageofVisualBasic6．0，andusetheprogramtocomputethreeexamplesandgettheresultandthedistributionruleofseepageelements．Theresearchachievementofthispapercanbeusedincalculationofheightofsoil—plugandindrawingadriftnet．Keywords：Suctionanchor、Soi

8、1plug、Seepagefield、differencemethod、complexmethod、driftnetmethod、finiteelementmethod、head