基于BIM技术的水闸三维建模及消能工设计研究
BIM技术的可视化、参数化、协同化功能提高了水利工程的建设水平，为水工建筑物的全生命周期管理奠定了基础。BIM在水工设计阶段的应用中仍存在一些问题，例如建模效率低、不规则模型创建难度大、建模软件中无水利计算模块等问题，这些问题制约着BIM在水利工程中的推广和应用。针对此类问题，本论文以水闸为研究载体，应用BIM建模的常规方法、可视化编程方法和二次开发建模方法建立水闸模型和不规则地质模型，然后将模型用于水闸消能工数值仿真计算，解决水闸消能工消能效率低的问题，对消能工的优化提出建议。 在建模研究中选用Revit作为建模软件。通过常规建模方法建立水闸基本模型，用dynamo可视化编程建立地质模型、布置桩基础，通过二次开发实现一键布置消力墩，从而创建水闸模型，提高建模效率。在BIM模型与数值仿真计算结合方面，用BIM软件的过滤功能，导出中间格式文件，用于数值仿真的前处理阶段。在消能工数值仿真计算中，选用RNGk-ε模型和VOF模型在Fluent中模拟消力池内水流，从而得到消力池内的流速、水面线、底板压强、消能效率等数据，用于消能效果的比较和分析。 水闸原消能工设计，发生低弗劳德数水跃，消能效率较低。为解决此类问题，以原设计为对照，选择四种优化方案进行数值仿真计算。对比计算结果，添加辅助消能工的3种方案消能效率有所增加。在不拆除原消力池的前提下，最好的优化方案是在消力池内添加消力墩。为进一步增加消力墩的消能效果，对消力墩在消力池内的位置和间距(横断面比例)进行优化。通过仿真计算得出此水闸消力墩位置、横断面比例与消能效率的关系曲线，消力墩最佳位置是L3=1.5m，最佳横断面比例R=55%。通过研究BIM建模方法和水流仿真计算，扩展了建模方法，提高了数值仿真效率，增强了BIM与数值仿真的协同性，为消能工优化设计提出建议，为同类工程设计提供参考。
水闸;BIM技术;消能工;数值仿真
华北水利水电大学
硕士
水利工程
田林钢
2020
中文
TV66
2020-12-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）