基于流固耦合的深海悬浮隧道悬浮动力响应影响研究

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1、分类号U451单位代码10618密级公开学号2120970105专业硕士学位论文基于流固耦合的深海悬浮隧道悬浮动力响应影响研究研究生姓名：何志导师姓名及职称：涂忠仁教授申请专业学位类别工程硕士学位授予单位重庆交通大学论文提交日期2015年04月16日专业领域名称建筑与土木工程论文答辩日期2015年06月03日2015年06月04日重庆交通大学学位论文原创性声明，独立进行研究工作所，是本人在导师的指导下本人郑重声明：所呈交的学位论文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经取得的成果。除文＾和集体，均已在文中明确表或撰写过

2、的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人由本人承担。方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果＂＇５曰＞年？月刖月：ｆｅ学位论文作者签名：扛＾使用授权书重庆交通大学学位论文版权，同意学校保？并向本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定本人授权国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅＾Ｊ、缩庆交通大学可将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索’从乂用影印、弓本人印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将括但不限于汇编、复库＾包学位论文收录到《中国学位

3、论文全文数据》，并进行信息服务的权利。制），同时本人保留在其他媒体发表论文、发行、信息网络传播等＾学位论文作者签护化指导教师签名：Ｖ户月日円期；Ｗ巧矣月＾円刖月：年ｆ本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊（光盘版）电子杂志社系列数据±学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权库中全文发布，并按《中国优秀博硕ｍｒ．０学位论文作者签名指导教师签名：恃＾的月円：１曰円期＾円期：＞了年月斗ＷDeepseafloatingtunnelinfluencedthedynamicresponseofsuspensiontech

4、nologyresearchbasedonthelimitdrainageideaADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HeZhiSupervisor：Prof.TuZhongrenChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,China摘要沟通海峡、海湾两侧的交通建筑在全球不同地方得到了广泛地应用，例如多种多样的海底隧道和跨海大桥。但这些传统的跨海通道在面对超宽阔的海峡是就显得没有什么可行性了。这就为新型的沟通海域两岸的交通方式——水中悬浮隧道的产生，提供

5、了前提。SubmergedFloatingTunnel简称SFT，即水中悬浮隧道，这种新兴的沟通不同海域之间的交通方式，产生于二十世纪，它的原理在于达到隧道重力、隧道受到的浮力和隧道构架结构之间各种作用力的平衡，从而让隧道能够稳定在水中的某个深度下。这种新兴的沟通不同海域的交通方式有下面三种优势：第一，构建水中悬浮隧道受到的地理因素约束少。这是在于SFT对所在地的地理环境造成的影响小；第二，减少了交通时间和距离。相比于跨海大桥和海底隧道，SFT因为其构建位置的物理性质，使得在沟通相同的海峡之间，SFT的跨度最小；第三，同样的，SFT对所在地的生态环境影

6、响是最小的。综合这些优点，SFT这种新兴的交通方式有着广泛的应用前景和市场价值。这也让这种交通方式，成为隧道研究的新方向。对于SFT，本文进行了下面三项探索：首先，对于Cnoidal理论、Stokes理论、Solitary理论等非线性波理论和线性波理论，进行了介绍。还介绍了波浪力作用理论，并着重介绍了Morison方程和该方程的适用范围和条件。其次，对于SFT在水中受到的流体力学作用进行了说明。对于海水在SFT周边流动的时候造成的影响进行分析。对变形固体在流场作用下的力学原理、公式和方法进行了分析。然后给出了两种经典的流固耦合解析式，即迭代耦合和直接耦

7、合。最后对上面的力学原理和解析式进行了详细分析，并通过计算机辅助设备ADINA对流固耦合进行了求解和分析。然后描述了悬浮隧道有限元模型的建立过程，并在不同的工况下（不同的悬浮深度，不同的结构断面，不同的η取值，不同的洋流流速）进行了数值模拟。分析的不同影响因素下隧道管体的不同响应，得出了悬浮隧道动力响应的特点。关键字：悬浮隧道，流固耦合，有限元，数值模拟IABSTRACTCommunicationStrait,theGulfoftrafficonbothsidesofthebuildingindifferentpartsoftheworldhasbee

8、nwidelyused,suchasavarietyofunderseatunnelandBr