基于流固耦合的浮式拦污排结构优化分析

文善贤，符家和，郭姗姗，杨毅，李思玥，毛汉领*

(1.广西大学 机械工程学院， 广西 南宁 530004；2.南宁交通资产管理有限责任公司， 广西 南宁 530000)

0 引言

浮式拦污排是水电站进水口拦污系统的第一道屏障。水电站进水口前沿设置一道浮式拦污排，可以将进入电站进水口水域表层的大部分漂浮物先行拦截，从而减轻拦污栅和清污机的拦污和清污的压力，避免拦污栅出现严重堵塞问题，保证电站能安全正常运行[1]。由于漂浮物的不断堆积，拦污排所承受的压力越来越大，并且在水流冲击影响下，拦污排承受单向不稳定载荷，造成连接拦污排和支墩的安全拉杆出现疲劳断裂。安全拉杆断裂后，大量漂浮污物涌向拦污栅，导致水电站必须停机清理漂浮物，清理全部漂浮物需要几天甚至十几天，长时间的停机清理给水电站带来巨大的经济损失。因此，安全拉杆的工作寿命也是浮式拦污排结构设计需要考虑的关键问题。

由于各个水电站的枢纽布置、环境、水流等情况存在较大差异，目前拦污排尚没有形成统一的设计规程以适应不同水电站的实际需求。大部分拦污排参考现有工程及经验进行设计和分析[2-3]，欠缺拦污排工作强度等方面的研究，导致拦污排长时间在复杂环境下工作存在安全风险。徐远杰等[4-5]利用柔性多体系统动力学理论，建立了拦污排的空间多刚体模型，构建了拦污排的三维控制方程，进行数值解的迭代计算，通过该方法计算出特定情况下拦污排在空间中的平衡形状，并可求出拦污排上各点的张力，但其研究没有综合考虑漂浮物堆积对拦污排的影响。……