泄水建筑物的案例
VirtualFlow | 水利工程泄水建筑物仿真應用與實踐
<p>泄水建筑物作為保障水利樞紐安全、減免洪澇災害的核心水工結構，其水力特性的精準把控直接決定工程安全與運行效率。溢洪道作為泄水建筑物中應用最廣泛的類型，在當前水電工程規模持續擴大的背景下，其泄流能力優化與安全運行分析的重要性愈發凸顯。</p><p>積鼎計算流體力學CFD軟件 VirtualFlow 憑借獨特的技術優勢，是泄水建筑物，包括溢洪道、底孔、泄洪洞、水閘、水庫等水力特性模擬、設計優化的關鍵工具，為水利工程設計提供科學、高效的技術支撐。</p><p><br></p><h3><strong>一、VirtualFlow 技術優勢：適配泄水建筑物仿真需求</strong></h3><p>泄水建筑物的水力模擬需面對復雜幾何結構、瞬態界面流（水-氣兩相流）及高精度數據輸出等需求，VirtualFlow的核心技術特性可針對性解決這些痛點：</p><p><strong>1.高效前處理，縮短設計周期</strong>：采用獨特的 IST 網格技術，支持泄水建筑物復雜幾何模型，如溢洪道進口引渠、控制堰、漸變段泄槽等<strong>高質量六面體網格自動快速生成，</strong>無需大量人工干預，大幅節約前處理時間。</p><p><strong>2.精準界面捕捉，還原真實流態</strong>：針對溢洪道內水-氣兩相流動的核心問題，軟件可實現<strong>界面精確捕捉</strong>，對液面形態、流速分布進行精細的瞬態模擬，避免傳統計算中界面模糊導致的誤差，確保流場數據的真實性。
展開 水工建筑物的分類及特點
一、按具體水利樞紐中所起的主要作用分類：
①擋水建筑物：壩、閘和堤防等。泄水建筑物：溢洪道、泄洪洞等。
②輸水建筑物：輸水洞、引水管、渠道。取水建筑物：進水口、進水閘、揚水站。
③專門建筑物：電站廠、船閘、升船機、魚道、筏道等。
④整治建筑物：用來整治河道、改善河道 的水流條件，如丁壩、順壩、導流堤、護岸等。
二、水工建筑物的分級
水利水電工程中的永久性水工建筑物和臨時性水工建筑物，根據其所屬工程等別及其在工程中的作用和重要性劃分為五級和三級。
三、水工建筑物的特點
1.工作條件復雜：自重、風雪壓力、地震作用、 水壓力、風浪等
2.施工的艱巨 ⑴野外施工：深山老林、無路無水無電、生活難。⑵解決河道來水：導流、截流、地下水等。⑶地基處理：巖石開挖、洞挖、地基的復雜性。⑷規模宏偉：工程量大、工期長、受氣候影響。
四、水工建筑物的獨特： 受地形、地質、水文、氣象、技術、經濟等方面的影響，各水工建筑物大小、形式不同。
五、水利樞紐對環境的影響
1.淤積和沖刷：造成庫區泥沙淤積，造成下游河床的沖刷下切。
2.水文狀態變化：水庫蓄水上游淹沒、浸沒等，下游地下水位下降。
3.水質的變化：水溫下降、水質改善的。
4.氣候的變化：蒸發大，形成小氣候，降雨增加。
5.地震的影響：水庫誘發地震（大庫容）
6.對漁業影響：發展水產養殖，對野生魚的回游形成障礙，需專門考慮。
六、對國民經濟影響巨大
投資巨大、影響國家經濟發展；防洪、供水、發電等關系到國計民生大事；水庫移民問題復雜，影響深遠；如規劃、設計不當，很難改正；水庫大壩失事：對國民經濟、下游人民；群眾生命、財產造成極大損失；水庫形成避暑、旅游場所。
文章來源：水利工程質量
展開 CFD|大壩設計穩定性評價
如潰壩、泄洪、排澇等
明渠流動廣泛應用于天然河流、人工河道和專業水工建筑物中，在與明渠有關的水力學設計中，明渠斷面形狀、渠道形狀、底坡和渠道粗糙度應滿足最佳水力斷面和無沖淤流速的要求，以滿足河流或渠道系統的輸水能力。
其次，在滿足基本水力設計的基礎上，要滿足水閘、大壩、堰和泄水建筑物中水流的穩定流態，并盡量控制偏斜、脫墻、回流和渦流等不利流態。
對于泄水建筑物，還需要保證下游水流的連接形式和不同連接形式的消能方式，以減少回流和涌浪的影響。
part2 示例
該模型假設上游水是固定的，沒有額外的水源
入口邊界條件也可以根據實際情況進行修改
三維地形可以通過midas GTS NX獲取
從圖中可以看出，洪峰在16s達到監測點
假如這里有建筑物，可以提取建筑物上水流的壓力
part3.模型簡化分析方法-2D Dam Break
從圖中可以看出，洪峰在1.4s到達監測點
監測面最大平均壓力約為0.3MPa
水位線高程可以導出為TXT文本，并在其他繪圖軟件中繪制
文章來源：midas機械事業部
展開 《工程可視化輔助設計理論方法與應用》
第二部分為應用篇，結合工程實例，具體介紹了地下洞室群施工組織可視化輔助設計與優化方法、混凝土壩施工組織可視化輔助設計方法、堆石壩施工組織可視化輔助設計及土石方動態平衡方法、施工導流臨時擋泄水建筑物可視化輔助設計與優化方法、施工導截流過程的三維動態可視化分析方法和施工場地時空布置可視化輔助設計與仿真方法。
本書可作為高等院校水利工程、土木工程、系統工程、計算機及相關專業研究生的教學用書，亦可作為廣大工程技術和科學研究人員學習、科研的參考資料。
Lumion制作建筑物生長動畫
10、在時間開始的時候，把平面放到最低點不顯示建筑物。接下來在視頻結束的時候，把平面拉到最高點使得建筑物顯示，如圖所示。
11、接下來返回到動畫模式，點擊播放查看動畫。這樣動畫就基本生成了。
意義：通過學習上述文章，學習到了使用Lumion制作建筑物生長動畫，結合模型進行后期處理，更好的方便施工。
來源丨 益埃畢教育
工程測量—建筑物施工放樣的方法
工放樣是指把設計圖紙上工程建筑物的平面位置和高程，用一定的測量儀器和方法測設到實地上去的測量工作，也稱施工放線。
建筑工程施工測量貫穿于整個建筑施工的全過程，放樣方法和精度對建筑工程質量和施工進度都起著十分重要的作用。建立合適的控制網，選擇合適的放樣方法，使測量快速準確．而測量放樣成果必須做到準確無誤，放線一旦有誤，必然導致開挖、打樁等與設計不符，造成經濟損失。本文試圖在所有不同建筑物建設的共性中，找出測量放樣精度一般通用的要求，從而達到統一的精度標準。
施工放樣主要內容有：平面位置的放樣、高程放樣、以及豎直軸線放樣。
一、平面放樣方法：
直角坐標法：利用已有的直角坐標系和坐標增量來測設，適用于放樣點距離控制點不大于100m，方便快捷；
直角坐標法
極坐標法：利用點位之間的邊長D和角度Q關系進行測設。撥定角度后，指揮跑尺員前后移動來得到距離。
極坐標法
直接坐標法：根據點位設計坐標直接進行點位測設，與極坐標法的區別是不需事先計算放樣元素，RTK放樣也屬于直接坐標法。
距離交會法：利用點位之間的距離交會進行點位測設。
距離交會法
角度交會法：利用點位之間的角度交會進行點位測設，邊角交會法：利用點位之間的角度和距離交會進行點位測設。
角度交會法
歸化放樣法：高精密放樣法，首先用直接放樣法確定放樣點臨時樁，再對臨時樁進行精確測量，重復測量至符合精度要求。角度放樣可采用多測回修正，距離放樣加尺長、溫度和傾斜改正等。
二、高程放樣方法：一般用水準視線高法來進行高程測設，高差過大時可以用懸掛鋼尺法代替水準尺，也可以用鋼尺實量法或全站儀三角高程放樣法， 以及全站儀無儀器高放樣法。
三、 空間點位放樣方法：通常采用全站儀極坐標法。測站數據有測站三維坐標、儀器高、目標高和后視方位角，目標點放樣數據有方位角、斜距和天頂距。
展開 水工建筑物限高是多少？
水利水電工程永久性擋水建筑物頂部高程，應按工程設計情況和校核情況時的靜水位加相應的波浪爬高、風壅增高和安全加高確定。其安全加高應不小于表1中的規定。
表1 永久性擋水建筑物安全加高（m）
當水利水電工程永久性擋水建筑物頂部設有穩定、堅固和不透水的且與建筑物的防滲體緊密結合的防浪墻時，防浪墻頂部高程可按上文確定，但擋水建筑物頂部高程應不低于水庫正常蓄水位。
土石壩的土質防滲體頂部在設計靜水位以上的超高，應在表2規定的范圍內選取，防滲體頂部高程并應不低于校核情況下的靜水位。
表2設計情況下土石壩土質防滲頂部防滲體結構形式超高（m）
嚴寒地區土石壩土質防滲體頂部的保護層厚度應不小于該地區的凍結深度。
確定地震區土石壩頂部超高時，應另計入地震壩頂沉陷和地震涌浪高度。地震涌浪高度，可根據壩前水深和設計烈度的大小，采用0.5～1.5m。當庫區有可能發生大體積坍岸或滑坡引起涌浪時，其安全加高應進行專門研究。
堤防工程的頂部高程，應按設計洪水位或設計高潮位加堤頂超高確定。堤頂超高包括設計波浪爬高、設計風壅增水高度和安全加高三部分。安全加高值應不小于表3的規定。
經統一規劃的堤防體系，其堤頂超高，應按制定的統一標準確定。
不過水的臨時性擋水建筑物的頂部高程，應按設計洪水位加波浪高度，再加安全加高確定。安全加高值按表4確定。
過水的臨時性擋水建筑物頂部高程，應按設計洪水位加波浪高度確定，不另加安全加高。
表3堤防頂部安全加高（m）
表4臨時性擋水建筑物安全加高（m）
文章來源：水利工程質量周刊
展開 案例解析|泄洪道挑流消能CFD模擬
案例來源：陸面體科技官網
案例作者：羅宇航
摘要：
通過對大壩泄洪道CFD模擬，研究挑流消能對下游河床的沖刷影響情況(兩相流瞬態分析)水利水電三維多面體OPENFOAM
項目概述
挑流消能是利用泄水建筑物出口部分的挑流鼻坎，將下泄的急流拋向空中，然后落入離建筑物較遠的河床與下游水流相銜接的消能方式。能耗大體分三部分：急流沿固體邊界的摩擦消能；射流在空中與空氣摩擦、摻氣、擴散消能；射流落入下游尾水中淹沒紊動擴散消能。挑流消能通過鼻坎可在挑流范圍內有效地控制射流落入下游河床的位置、范圍及流量分布，對尾水變幅適應性強，河道簡單，施工、維修方便。但其下游沖刷較嚴重，堆積物較多，尾水波動與霧化都較大。
挑流消能應用較廣，適于中、高水頭，大、中、小流量的各類建筑物。本項目通過對大壩泄洪道cfd模擬，研究挑流消能對下游河床的沖刷影響情況。
模型簡化
模擬項目大壩壩高75米，寬80米，泄洪道寬15米，泄洪道落差50米，下游水位深度12米。
網格劃分
使用snappHexMesh工具對幾何模型進行網格劃分，網格為混合網格（如圖3）。網格具體信息參數如下表1所示：
表1網格信息參數
網格總數
Point Face Cells
數量 16454125 48166615 15857526
網格類型
類型 hexahedra prisms tet wedges polyhedra 數量 15683828 19133 64 154501 網格質量
評價指標 最大縱橫比 最小體積 最大非正交性 最大歪斜率 值 6.81 1.70e-3 49.50 4.16
泄洪道網格
物性參數
分析所涉及流場介質主要包括水和空氣，sigma值取0.07，其相關物性參數如表2所示。
展開 地鐵基坑開挖對周邊建筑物影響
早上整理電腦的時候，發現有挺多模型，分享其中的一個案例：地鐵基坑開挖對周邊建筑物影響。主要說下建模流程。
①建模規劃：簡化好CAD，并做好幾何分組，模型范圍，地層及支護參數，具體施工階段。為了簡便起見，建筑物規劃用實體建模。
②擴展成需要的幾何實體，根據實際的施工階段，對基坑及地層進行分層，并做好中間立柱樁的印刻。由于基坑分界面較多：支護分界面，開挖分界面，地層分界面，這一步需要費點心。另外，建筑物采用后期擴展網格的方法生成，故先在地層實體上做一個曲線印刻。
③劃分網格：先劃分基坑網格，再劃分地層網格，建筑物網格可以直接拉伸3D單元面得到或者析取出建筑物底板后擴展
④整理好實體網格的屬性及名字后，析取出結構單元：腰梁-冠梁-地連墻，并直接生成內支撐后復制。
⑤根據實際情況編輯好施工階段，并考慮是否有拆撐做車站過程以及其他的加固措施。
施工動畫.avi
展開 建筑物的自由振動和地震分析(1)---定義土層
建筑物寬10米，每層高3m，因此5層高共15m, 地下室高2m，樓板和墻體的重量按
5kN/m^2估算。
建筑物的地基置于15m厚的松散砂層上，其下的持力層是致密的砂層，厚度為25m，如下圖所示。
3 模型范圍
數值模擬的第一步首先要確定模型的范圍，即估算模型的尺寸，模型尺寸太小，會受到邊界效應的影響，導致計算結果不準確，模型尺寸太大，直接的影響是導致單元數目增加，計算時間增長，因此需要選擇合理的模型尺寸。對于本題，由于模型的左右邊界擬使用粘性邊界和自由域邊界，因此x方向的尺寸應該足夠大，沿建筑物的外墻左右分別擴展75m作為x方向的尺寸，y方向的尺寸取土層厚度(40m)加上建筑物高度(15m)，共55m。
分析類型使用平面應變(Plane Strain)【Plaxis 3D/2D中樁的模擬---Embedded Beam(Pile) Modeling】，15節點的三角形單元【巖土問題二維有限元實體單元類型(element types)的選擇】。
4 定義土層
整個地層由15m厚相當松散(loose sand)的砂層和25m厚中密(medium dense)的砂層組成，地下水位在y=-15m處，模型的靜態孔隙水壓力【液化分析和評價(Liquefaction Analysis and Evaluation)文獻聚合】按照這個水位(phreatic line)產生。
(1) 在Soil面板內使用創建鉆孔(Create Borehole)工具產生地層【錨索和地下連續墻聯合支護的開挖過程模擬(Tieback Wall)；軟土地層開挖和支護模擬(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 1】。
展開 ANSYS建筑專欄：風工程及污染物擴散
評價結構的風荷載負載是最通常的應用，而使用仿真軟件能夠帶給設計者更多模型信息，包括在新建筑的出現對已有建筑的影響，局部流場的改變，可能會出現的竄風對行人的舒適性造成的影響，對污染物擴散的分析，也可以對一些重工業工廠的選址問題，污染物排放塔高度可能會對居民區的影響進行分析。
ANSYS軟件在各種各樣的結構上都能夠勝任這些分析。ANSYS的工具在提供常規權威和重要的環境沖擊信息時，給工程師更好的對結構的氣動特性理解，尤其對于那些超出了常規的設計規格的建筑。
因為ANSYS 的分析提供了高效而且快速的多種選項，通過仿真降低了缺陷建筑的風險，增加了項目在預算內按時完工的可能性，同時滿足所有合規性要求。
展開 
各類防雷建筑物SPD的裝設要求，整理很詳細！
進戶總配電箱
LPZ0AB～LPZ1
共用接地有低壓線路進出建筑物
試驗級別 Ⅰ級
UP≤2.5kV
Iimp≥12.5kA
無低壓線路進出建筑物
試驗級別 Ⅰ級
試驗級別
Ⅱ級
UP≤2.5kV
Iimp≥12.5kA
In≥5kA
SPD連接銅線
≥6mm2
≥2.5mm2
LPZ1～LPZ2及以上
試驗級別
Ⅱ級
Ⅲ級
標稱放電電流In
LSDYNA-地震載荷下建筑物倒塌模擬
工況介紹
圖 1 三層建筑物
圖 2 五層建筑物
圖 3 七層建筑物
2. 地震載荷
圖 4 x方向節點加速度
圖 5 y方向節點加速度
圖 6 z方向節點加速度
3. 仿真結果
基于COMSOL軟件模擬洪水對建筑物的沖擊過程 ￥600
我國住宅建筑物，特別是農村，沒有專業設計沒有任何防洪措施，包括現在的很多城市建筑也沒有防洪設計，一旦遭遇洪水，都會對建筑物造成很大影響。
本篇文檔模擬了洪水對建筑物（采用簡單的幾何形狀進行了簡化）沖擊后的拔高、反射以及回退消散的過程。模擬結果如下：
感興趣的朋友可下載模型源文件了解詳細模擬過程。
基于LS-dyna建筑物爆破拆除的仿真分析
1 工程案例
1.1 工程概況
樓房建筑面積約7000m2，為框架結構，外形類似于“L”型，混凝土標號C30。結構主體高30.8m，共9層，第一層5m，第二層4.8m，第三層~第九層每層層高3m，樓體東西走向長40m有7排立柱，南北走向寬16.5m有6排立柱，結構平面圖如圖1所示。
1.2 爆破方案
由于框架結構的高度為30.8m，寬度為16.5m，屬于小高寬比框架結構，因為結構寬度過大，如果采用三角形切口，結構上沿切口觸地時，重心往往不能完全移到切口外，往往形成傾而不倒的現象，而采用梯形切口時，切口處立柱對上部支撐作用較小，使得切口上部的結構觸地時有較大的沖擊作用，可以實現邊壓碎邊偏轉。最終，工程實際中決定采用梯形爆破切口，切口處承重立柱炸高根據破壞高度經驗公式選取，切口處各爆區的起爆時間間隔以及底層最后一排關鍵立柱的拆除與否，擬采用以下4種拆除爆破方案中最優的方案：
方案一，A、B軸的待拆除柱子同時起爆，使用MS9（300ms）段非電導爆管；C、D軸一層待拆除柱子使用MS12（600ms）段非電導爆管；C軸二、三層和D軸二層以及E、F軸柱子使用MS15（900ms）段非電導爆管；形成如圖2（a）所示的三個延期起爆區段。
方案二，方案二的延期起爆區段與方案一相同，只是最后一區段（第三區段）使用MS16（1090ms）段非電導爆管。
方案三，A、B軸的待拆除柱子同時起爆，使用MS9（300ms）段非電導爆管；C、D軸一層待拆除柱子使用MS12（600ms）段非電導爆管；C軸二、三層和D軸二層以及E、F軸柱子使用MS15（900ms）段非電導爆管；最后一排（F軸）立柱不拆除，形成如圖2（b）所示的三個延期起爆區段。
方案四，方案四的延期起爆區段與方案三相同，只是只是最后一區段（第三區段）使用MS16（1090ms）段非電導爆管。
展開 