RU2764382C1 - Способ параметрического моделирования высоконапорных гидроэнергетических объектов - Google Patents
Способ параметрического моделирования высоконапорных гидроэнергетических объектов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2764382C1 RU2764382C1 RU2020133527A RU2020133527A RU2764382C1 RU 2764382 C1 RU2764382 C1 RU 2764382C1 RU 2020133527 A RU2020133527 A RU 2020133527A RU 2020133527 A RU2020133527 A RU 2020133527A RU 2764382 C1 RU2764382 C1 RU 2764382C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- parameters
- elements
- models
- cracks
- basic
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области конечно-элементного моделирования гидроэнергетических объектов (ГЭО). Технический результат заключается в повышении точности параметрического моделирования высоконапорных ГЭО. Способ параметрического моделирования высоконапорных гидроэнергетических объектов, включающий ввод базовых параметров элементов сталежелезобетонного водопроводящего тракта ГЭО, создание на их основе базовых моделей и преобразование базовых моделей в рабочие путём автоматического расчёта параметров рабочих моделей с учётом действующих на указанные элементы напряжений, отличающийся тем, что в число базовых параметров включают параметры трещин, выявленных в бетонных слоях ГЭО в процессе эксплуатации путем натурных наблюдений, а при расчёте параметров рабочих моделей учитывают напряжения, действующие на элементы водопроводящего тракта в условиях наличия указанных трещин, после чего проводят работы по их заделке. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области конечно-элементного моделирования гидроэнергетических объектов (ГЭО) и может быть использовано, в частности, для оценки надежности водопроводящих трактов, действующих ГЭС и ГАЭС с учетом трещин, выявленных в бетонном массиве указанных ГЭО в процессе их эксплуатации.
Особенностью сталежелезобетонных водопроводящих трактов (включающих сталежелезобетонный водовод и спиральную камеру) высоконапорных ГЭС и ГАЭС, является работа в условиях высокого (100 м и более) внутреннего давления воды, которое воспринимают стальная оболочка и арматура, поэтому оптимизация параметров (прежде всего толщины) этих элементов должна осуществляться с учётом возникающих в них напряжений.
Известен способ параметрического моделирования ГЭО (см. патент России на изобретение № 2473128), включающий ввод базовых параметров конструктивного компонента, создание на их основе компьютерной базы данных параметрических моделей типовых конструктивных компонентов ГЭО (базовых моделей) и преобразование базовых моделей в рабочие путём автоматического расчёта параметров рабочих моделей по заложенным в них математическим зависимостям.
При этом в число вводимых базовых параметров не включены параметры элементов сталежелезобетонного водопроводящего тракта, а именно, слоёв стальной оболочки, арматуры и промежуточных слоёв бетона.
Это не позволяет оптимизировать геометрические параметры рассчитываемых элементов с учётом возникающих в них напряжений, что является источником потенциальных ошибок.
Прототипом заявляемого технического решения выбран способ параметрического моделирования высоконапорных ГЭО, включающий ввод базовых параметров конструктивного компонента, в том числе параметров элементов сталежелезобетонного водопроводящего тракта, создание на их основе базовых моделей типовых конструктивных компонентов ГЭО и преобразование базовых моделей в рабочие путём автоматического расчёта параметров рабочих моделей по заложенным в них математическим зависимостям с учётом действующих на вышеуказанные элементы напряжений [см. Автореферат диссертации. Козинец Г.Л. Методология обоснования проектных параметров гидроагрегатных блоков высоконапорных ГЭС автореферат диссертации д-ра технических, наук: 05.14.08 / Г.Л. Козинец С.-Петербург. ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. - СПб. 2015. - 36 с.].
Введение в способ параметров элементов сталежелезобетонного водопроводящего тракта - стальной оболочки, арматуры и слоев бетона между ними в качестве базовых позволяет оптимизировать геометрические параметры элементов водопроводящего тракта ГЭО с учетом возникающих в них напряжений.
Однако, прототип не учитывает влияния трещин, которые могут возникнуть в бетонных слоях водопроводящих трактов высоконапорных ГЭО, что, в свою очередь, является источником потенциальных ошибок.
Сущность предлагаемого способа заключается в учете влияния трещин, возникающих в бетонных слоях ГЭО в процессе их эксплуатации, на геометрические параметры элементов водопроводящего тракта, при параметрическом моделировании высоконапорных ГЭО.
Для получения указанного технического результата в способе параметрического моделирования высоконапорных ГЭО, включающем ввод базовых параметров элементов сталежелезобетонного водопроводящего тракта, создание на их основе базовых моделей типовых конструктивных компонентов ГЭО и преобразование базовых моделей в рабочие путём автоматического расчёта параметров рабочих моделей по заложенным в них математическим зависимостям с учётом действующих на вышеуказанные элементы напряжений, в число базовых параметров дополнительно включают параметры трещин, выявленных в бетонных слоях ГЭО в процессе эксплуатации, а при расчёте параметров рабочих моделей учитывают напряжения, действующие на элементы водопроводящего тракта в условиях наличия указанных трещин.
Благодаря реализации отличительных признаков заявляемого технического решения в совокупности с признаками, общими с прототипом, у заявляемого объекта появляются новые свойства: введение параметров трещин, возникающих в бетонных слоях ГЭО в процессе их эксплуатации, в число базовых параметров предлагаемого способа. Это позволяет оптимизировать геометрические параметры элементов водопроводящего тракта ГЭО с учетом возникающих в них напряжений в условиях наличия указанных трещин и повышает точность предлагаемого способа моделирования ГЭО и, как следствие, - надёжность указанных объектов в целом.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где фиг.1 и фиг.2. иллюстрируют процесс реализации предлагаемого способа на примере моделирования высоконапорного водопроводящего тракта действующей ГЭС. Здесь на фиг. 1 изображена модель сегмента водовода, а на фиг. 2 – модель сегмента спиральной камеры, размещённого в бетонном массиве.
При моделировании учтены и соответственно на чертежах обозначены все составляющие водовода:
- внутренний слой 1 стальной оболочки начальной толщины радиусом трубы r;
- защитный слой 2 бетона;
- приведенный слой 3 внутренней кольцевой арматуры;
- приведенный слой 4 внутренней торовой арматуры;
- промежуточный слой 5 бетона;
- приведенный слой 6 наружной кольцевой арматуры;
- приведенный слой 7 наружной торовой арматуры;
- защитный слой 8 бетона водовода с трещинами;
- слой 9 бетона (бетонный массив) блока спиральной камеры с трещинами.
- позицией 10 обозначены трещины, выявленные в бетонных слоях 8 и 9 путём натурных наблюдений в процессе эксплуатации ГЭС (трещины, которые могут возникнуть в бетонных слоях 2 и 5, не учитывают ввиду мелкодисперсности этих трещин). Параметры (длина, ширина, глубина) трещин 10 обозначены соответственно латинскими буквами L, В и H.
Предлагаемый способ моделирования справедлив как для водоводов, так и для блоков спиральных камер.
Способ реализуется следующим образом:
1) Бетонный массив пространственной модели водопроводящего тракта ГЭС разбивают на объемные конечные элементы. Для эксплуатируемых объектов в бетонном массиве задают выявленные трещины 10 с учетом их длины, глубины, ширины.
2) Сталежелезобетонный (водовод – фиг. 1) водопроводящий тракт моделируют плоскими многослойными элементами стальной оболочки с приведенными слоями 3 и 4, эквивалентными соответственно начальным диаметрам кольцевой и торовой арматуры и с внутренним слоем 1 стальной оболочки начальной толщины (здесь и далее толщины слоёв на чертежах не обозначены).
3) Выполняют оценку напряжений в каждом слое водопроводящего тракта с учётом наличия трещин 10.
4) При послойном моделировании водопроводящего тракта, расположенного в бетонном массиве (например, сегмента спиральной камеры, представленного на фиг. 2), учитывают все составляющие водопроводящего тракта, переходящие в спиральную камеру (позиции 1 – 5), и добавляют позицию 9 – слой бетона блока спиральной камеры с трещинами 10.
5) В процессе реализации способа начальные значения толщины каждого из слоев модели меняют до получения оптимальных значений (соответствующих данному слою параметров), основанных на условии равенства напряжений стальной оболочки и внутреннего слоя арматуры, а также с учётом наличия трещин 10.
В результате пользователь получает рабочую расчетную модель, соответствующую требуемым размерам и нужной детализации.
Таким образом, предлагаемый способ обладает более высокой точностью моделирования по сравнению с известными аналогами, т.к. обеспечивает возможность оценки напряжений элементов водопроводящего тракта с учётом трещин в слоях бетона, возникающих в процессе эксплуатации ГЭС, ГАЭС. Это позволяет определить запас прочности стальной оболочки и арматуры водопроводящего тракта и в случае необходимости своевременно выполнить мероприятия по заделке трещин.
Следовательно, предлагаемый способ повышает надёжность ГЭО в целом.
Для осуществления заявляемого изобретения могут быть использованы известные технические средства и технологии.
Claims (1)
- Способ параметрического моделирования высоконапорных гидроэнергетических объектов (ГЭО), включающий ввод базовых параметров элементов сталежелезобетонного водопроводящего тракта ГЭО, создание на их основе базовых моделей и преобразование базовых моделей в рабочие путём автоматического расчёта параметров рабочих моделей с учётом действующих на указанные элементы напряжений, отличающийся тем, что в число базовых параметров включают параметры трещин, выявленных в бетонных слоях ГЭО в процессе эксплуатации путем натурных наблюдений, а при расчёте параметров рабочих моделей учитывают напряжения, действующие на элементы водопроводящего тракта в условиях наличия указанных трещин, после чего проводят работы по их заделке.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020133527A RU2764382C1 (ru) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | Способ параметрического моделирования высоконапорных гидроэнергетических объектов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020133527A RU2764382C1 (ru) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | Способ параметрического моделирования высоконапорных гидроэнергетических объектов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2764382C1 true RU2764382C1 (ru) | 2022-01-17 |
Family
ID=80040430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020133527A RU2764382C1 (ru) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | Способ параметрического моделирования высоконапорных гидроэнергетических объектов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2764382C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2119188C1 (ru) * | 1993-06-29 | 1998-09-20 | Электроник Дата Системз Корпорейшн | Способ компьютерного управления построением изделий |
US20070198230A1 (en) * | 2006-02-20 | 2007-08-23 | Ford Global Technologies, Llc | Parametric modeling method and system for conceptual vehicle design |
WO2012058604A2 (en) * | 2010-10-28 | 2012-05-03 | Parametric Technology Corporation | Methods and systems for computer-aided design |
RU2473128C1 (ru) * | 2011-05-03 | 2013-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ФГБОУ ВПО "СПбГПУ") | Способ параметрического трехмерного моделирования оборудования и сооружений гидроэнергетических объектов |
-
2020
- 2020-10-13 RU RU2020133527A patent/RU2764382C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2119188C1 (ru) * | 1993-06-29 | 1998-09-20 | Электроник Дата Системз Корпорейшн | Способ компьютерного управления построением изделий |
US20070198230A1 (en) * | 2006-02-20 | 2007-08-23 | Ford Global Technologies, Llc | Parametric modeling method and system for conceptual vehicle design |
WO2012058604A2 (en) * | 2010-10-28 | 2012-05-03 | Parametric Technology Corporation | Methods and systems for computer-aided design |
RU2473128C1 (ru) * | 2011-05-03 | 2013-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ФГБОУ ВПО "СПбГПУ") | Способ параметрического трехмерного моделирования оборудования и сооружений гидроэнергетических объектов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2022047970A1 (zh) | 基于bim的施工前深基坑模拟计算方法 | |
CN103306985A (zh) | 一种低比速离心泵低噪声水力设计方法 | |
CN104933269A (zh) | 一种油气管道穿越地震断层的设计方法 | |
El Fakkoussi et al. | Computation of the stress intensity factor KI for external longitudinal semi-elliptic cracks in the pipelines by FEM and XFEM methods | |
CN109886506B (zh) | 一种供水管网爆管风险分析方法 | |
Prosser et al. | Life‐cycle energy analysis of performance‐versus age‐based pipe replacement schedules | |
CN103617369B (zh) | 超大型曲面零部件加工精度评估方法和设备 | |
RU2764382C1 (ru) | Способ параметрического моделирования высоконапорных гидроэнергетических объектов | |
Bin Mohd et al. | On the burst strength capacity of an aging subsea gas pipeline | |
CN104504472A (zh) | 储气库气水交互区井产能的预测方法及装置 | |
Gholami et al. | Predicting the burst pressure of high-strength carbon steel pipe with gouge flaws using artificial neural network | |
CN113158378B (zh) | 一种月牙肋钢岔管体型拟定方法 | |
Nogmov et al. | Development of a flow-measuring hydropneumatic bench for testing pipeline valves | |
Amoatey et al. | Inverse optimization based detection of leaks from simulated pressure in water networks, part 1: analysis for a single leak | |
JP2005115456A (ja) | 設備診断方法、設備診断用集計システムの動作方法、並びに、設備診断用集計システム | |
del Río et al. | Design of a self-supporting liner for the renovation of a headrace tunnel at chivor hydropower project | |
KR20140054851A (ko) | 배관 설계 장치 및 그의 배관 내부 수리계산 방법 | |
Chen et al. | Numerical modelling of focused wave impact with a fixed FPSO-like structure using a particle-in-cell solver | |
Okoloekwe | A Novel Approach to the Strain Based Analysis of Dented Pipelines | |
Najafi et al. | Design, analysis, and full-scale testing of the rolled groove gasket joint system in AWWA C303 bar-wrapped, steel-cylinder concrete pressure pipe | |
Ferras et al. | Hydraulic transients in hydropower systems: from theory to practice | |
Yu et al. | Fast innovation of construction technologies with computer aided innovation tools | |
CN102661400B (zh) | 一种双偏心蝶阀金属硬密封副中形面干涉的简易判定方法 | |
Malik | Probabilistic leak detection and quantification using multi-output Gaussian processes | |
Brown et al. | Investigating Supercritical Flows in Curved Open Channels with Three Dimensional Numerical Modeling |