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基于流固耦合的深海悬浮隧道悬浮动力响应影响研究
摘要
近年来，深海悬浮隧道作为解决海上通道建设难题的重要方式，备受关注。然而，在深海环境下，隧道与海水的流固耦合作用会引起隧道受力及振动等问题，影响其稳定性与安全性。因此，本文基于流固耦合理论及计算流体力学方法，研究深海悬浮隧道的悬浮动力响应影响及控制策略。
首先，通过建立深海悬浮隧道的数学模型，分析了流场及结构动力学特征。接着，采用ANSYS软件模拟了不同流速对隧道的悬浮动力影响，发现在高流速情况下，隧道受到明显的侧向力、升力及阻力。进一步，通过改变隧道、锚链等参数，提出了一系列控制策略，包括降低隧道高度、加强锚链强度和间距等，有效减小了悬浮动力响应的影响。
本研究为深海悬浮隧道的设计、建造及运维提供了参考依据，同时也为相关领域的深入探究提供了新思路与方法。
关键词：深海悬浮隧道；流固耦合；悬浮动力响应；控制策略；ANSYS
Abstract
Inrecentyears,deep-seasuspendedtunnelshaveattractedsignificantattentionasanimportantsolutiontothedifficultyofconstructingseachannels.However,inthedeep-seaenvironment,theinteractionbetweenthetunnelandseawatercancauseproblemssuchasforceandvibrationonthetunnel,affectingitsstabilityandsafety.Therefore,basedonthetheoryoffluid-structureinteractionandcomputationalfluiddynamicsmethods,thispaperstudiestheinfluenceofthesuspensiondynamicsresponseofdeep-seasuspendedtunnelsandproposescontrolstrategies.
Firstly,byestablishingthemathematicalmodelofdeep-seasuspendedtunnel,thecharacteristicsofflowfieldandstructuraldynamicsareanalyzed.Then,ANSYSsoftwarewasusedtosimulatethesuspensiondynamicsimpactofdifferentflowratesonthetunnel.Itwasfoundthatunderhighflowrateconditions,thetunnelwassignificantlyaffectedbylateralforce,liftforceandresistance.Furthermore,bychangingthetunnel,anchorchainandotherparameters,aseriesofcontrolstrategieswereproposed,includingreducingtheheightofthetunnel,strengtheningthestrengthandspacingoftheanchorchain,effectivelyreducingtheimpactofsuspensiondynamicsresponse.
Thisresearchprovidesreferenceforthedesign,constructionandoperationofdeep-seasuspendedtunnels,andalsoprovidesnewideasandmethodsforrelatedfields.
Keywords:deep-seasuspendedtunnel;fluid-structureinteraction;suspensiondynamicsresponse;controlstrategies;ANSYS
一、引言
随着人类对深海资源和环境的认知加深，海上交通、能源、通讯等领域的建设日益重要，特别是在海洋经济发展的背景下，深海悬浮隧道作为重要的交通和...