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龙图腾网获悉中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司;杭州国家水电站大坝安全和应急工程技术中心有限公司申请的专利一种大坝-库水动力流固耦合简化高效计算方法及应用获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115146500B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-24发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210731531.2，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种大坝-库水动力流固耦合简化高效计算方法及应用是由许贺;徐建军;刘宁设计研发完成，并于2022-06-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种大坝-库水动力流固耦合简化高效计算方法及应用在说明书摘要公布了：本发明提供一种大坝‑库水动力流固耦合简化高效计算方法及应用，通过SBFEM或FEM离散库水并计算得动水压力附件质量阵；根据附加质量阵的物理意义与特点，通过化简动水压力附加质量阵，在保证具有良好精度的前提下，大幅降低计算消耗时间、提高计算效率，可实现地震条件下大坝与库水动力流固耦合简化高效计算分析，既保证了数值计算结果具有较高精度，又大幅度的减少耦合计算耗时，为大坝与库水动力流固耦合分析及抗震安全评价提供了一种准确且高效的方法，为大坝流固耦合分析方法在实际工程或大规模大坝动力精细分析中的应用提供了技术支持。

本发明授权一种大坝-库水动力流固耦合简化高效计算方法及应用在权利要求书中公布了：1.一种大坝-库水动力流固耦合简化高效计算方法，其特征在于：所述大坝-库水动力流固耦合简化高效计算方法包括如下步骤： 假定库水为无粘性、不可压缩、小扰动的理想流体，在地震荷载作用下，坝前库水域动水压力将满足Laplace方程： ▽2p＝01 忽略微幅重力波，库水自由表面S0边界条件： p＝02 坝体迎水面S1上的边界条件： 水库与库底和岸坡交界面S2上的边界条件： 以上各式中：▽2为拉普拉斯算子，p为动水压力，n为交界面的法向，ρ为流体密度，分别为坝库交界面S1与河谷岸坡界面S2的法向加速度； 坝前动水压力可根据以上控制方程和边界条件采用SBFEM或者FEM离散求解，进而计算得出动水压力附加质量阵[Mp]，同时采用FEM模拟大坝，则大坝-库水系统的动力流固耦合方程可表示为： 其中，[Ms]，[Cs]和[Ks]分别为坝体的有限元质量、阻尼和刚度矩阵；和{urt}分别为坝体相对加速度、相对速度和相对位移；为输入系统的地震加速度； 由式5可知，只要将动水压力附加质量阵[Mp]叠加到坝体有限元动力方程的质量阵中，即可考虑地震动输入时的动水压力作用，进行坝-库动力流固耦合分析； 采用FEM或SBFEM求解而得的动水压力附加质量阵[Mp]，表示为： [Mp]＝[L1]T[mu][L1]+[L1]T[mv][L2]6 式中，[mu]为与坝体迎水面S1加速度激励相关的附加质量阵，[mv]为与河谷基岩迎水面S2加速度激励相关的附加质量阵，[L1]为整体坐标方向与坝面法向的转换矩阵，[L2]为整体坐标方向与库底岸坡也就是河谷法向的转换矩阵； 计算而得的附加质量阵[mu]是满阵，所有元素都是非零的，即在计算坝体迎水面激振所引起的动水压力时，坝面某一节点的动水压力与坝面所有节点的加速度激励都相关；而在计算基岩河谷激振所引起的动水压力时，坝面某一节点的动水压力仅与坝面与河谷交界线上的节点加速度激励相关，因此，附加质量阵[mv]是非常稀疏的矩阵，包含大量的零元素；显然，由于质量阵[mu]的存在，使得附加质量阵[Mp]为满阵，进而使得动力分析中的等效刚度矩阵求解消耗时间大幅提升，而附加质量阵[mv]对耦合动力计算效率的影响相对较小； 由以上分析可知，只需化简[mu]即可降低附加质量阵[Mp]的节点自由度相关性；当附加质量阵[mu]为n阶时，即坝体迎水面的水位线以下有n个结点，其元素muij的物理意义为迎水面结点j对库水的单位法向加速度激励所引起的作用于结点i上的动水压力； 化简方法以[mu]中的第i行元素为例说明，可表示为mui1mui2…muii…muin；其中，元素muii处于矩阵[mu]的对角线位置，其值为第i行元素中最大的；可先将第i行的各个元素向对角线元素muii叠加，然后将非对角线位置的元素取零；如此实现附加质量矩阵[mu]解耦，即迎水面结点i受到的动水压力仅与结点i的法向加速度激励相关；由于将非对角线元素直接向对角线元素叠加会造成动水压力的放大，所以，在叠加过程中需将非对角线元素乘以折减系数α＝0.65；如此从第1行元素处理至第n行元素即可完成矩阵[mu]的整体化简，进而可计算得动水压力附加质量阵[Mp]，并将[Mp]叠加到坝体有限元动力方程的质量阵中，进行大坝-库水动力耦合简化高效计算。

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