南水北调大型渡槽结构流固耦合半主动控制研究

"考虑流固耦合的渡槽结构半主动控制研究 (2010年)" 本文主要探讨了在水利工程中，尤其是南水北调工程中，大型渡槽结构在地震作用下的流固耦合动力分析及其半主动控制策略。作者王博、徐建国、任克彬和黄亮来自郑州大学水利与环境学院，他们基于结构振动控制理论，利用限界Hrovat最优控制算法，对一个大型渡槽进行了变阻尼半主动控制的研究。 首先，文章介绍了流固耦合动力分析模型在渡槽结构中的应用。在考虑水流与结构相互作用的情况下，渡槽的动态响应会显著增加，这对结构的安全性和稳定性提出了挑战。为了模拟这一现象，研究人员将渡槽槽身划分为多个薄壁梁段单元，并考虑了截面的约束扭转，建立了相应的动力分析模型和运动方程。 其次，文章提到了传统的被动隔震方法在控制效果和实用性上的局限性，因此，他们转向了半主动控制技术。半主动控制的优势在于它需要的外部能源较少，控制设备简单，且减震效果较好。研究中，作者采用了主动变阻尼控制装置，这是一种能够根据结构动态响应实时调整阻尼的策略。 然后，通过对比分析无控制、半主动控制和主动控制三种工况下的地震响应，结果显示，主动变阻尼控制能显著降低考虑流固耦合效应的渡槽结构在地震中的纵向响应。此外，限界Hrovat最优控制算法被证明能够有效地跟踪并实现主动最优控制力，从而优化控制效果。 最后，作者指出，这些研究成果对于改善大型渡槽结构的抗震性能，保障南水北调工程的安全运行具有重要的参考价值。该研究不仅提供了理论依据，也为实际工程中的结构控制策略提供了新的思路。 这篇论文深入研究了流固耦合对大型渡槽结构动力响应的影响，以及如何通过半主动控制技术，特别是使用限界Hrovat最优控制算法来提高结构的抗震能力。这些发现对于未来水利工程的设计和安全评估具有重要意义。