第一章水流與結(jié)構(gòu)相互作用的基礎(chǔ)概念與工程背景第二章水流-結(jié)構(gòu)相互作用的關(guān)鍵力機(jī)理分析第三章水流-結(jié)構(gòu)相互作用數(shù)值模擬技術(shù)第四章水流-結(jié)構(gòu)相互作用實(shí)驗(yàn)研究方法第五章水流-結(jié)構(gòu)相互作用控制與防護(hù)技術(shù)第六章水流-結(jié)構(gòu)相互作用工程案例深度剖析01第一章水流與結(jié)構(gòu)相互作用的基礎(chǔ)概念與工程背景第1頁引言：水流與結(jié)構(gòu)的共生關(guān)系水流與結(jié)構(gòu)的共生關(guān)系工程挑戰(zhàn)杭州灣跨海大橋案例水流與結(jié)構(gòu)相互作用的自然現(xiàn)象與工程案例現(xiàn)代城市化進(jìn)程中橋梁、大壩等水工結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“梅花”導(dǎo)致潮汐與風(fēng)速耦合作用案例分析第2頁水流-結(jié)構(gòu)相互作用的理論框架流體力學(xué)視角材料科學(xué)角度數(shù)值模擬技術(shù)雷諾數(shù)與卡門渦街對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響水流沖擊下混凝土內(nèi)部微裂紋擴(kuò)展機(jī)理CFD模擬在預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)響應(yīng)中的應(yīng)用第3頁工程案例的系統(tǒng)性分析框架參數(shù)化研究多物理場耦合環(huán)境適應(yīng)性建立水流速度、結(jié)構(gòu)迎水面積與基礎(chǔ)沉降之間的關(guān)系波浪力與地基沉降的時(shí)程關(guān)系分析紅樹林生態(tài)護(hù)岸工程案例分析第4頁本章小結(jié)與知識(shí)圖譜四大關(guān)鍵點(diǎn)總結(jié)技術(shù)路線圖思考題水流-結(jié)構(gòu)相互作用的核心要素分析水流-結(jié)構(gòu)相互作用問題的步驟和方法引發(fā)讀者進(jìn)一步思考的問題02第二章水流-結(jié)構(gòu)相互作用的關(guān)鍵力機(jī)理分析第5頁第1頁橋墩水動(dòng)力學(xué)行為：三維流場可視化三維流場可視化卡門渦街現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證展示水流繞過橋墩時(shí)的速度場和壓力分布橋墩周圍卡門渦街的形成與演變通過PIV測(cè)量得到近壁面速度梯度變化率第6頁第2頁水下結(jié)構(gòu)疲勞損傷：微觀裂紋擴(kuò)展規(guī)律疲勞損傷機(jī)理微觀裂紋擴(kuò)展規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究水下結(jié)構(gòu)疲勞損傷的成因和機(jī)理微觀裂紋擴(kuò)展速率與水流沖擊力的關(guān)系通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證疲勞損傷模型第7頁第3頁流固耦合振動(dòng)：頻率鎖定現(xiàn)象觀測(cè)頻率鎖定現(xiàn)象振動(dòng)傳遞路徑實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證描述流固耦合振動(dòng)中的頻率鎖定現(xiàn)象分析振動(dòng)在結(jié)構(gòu)中的傳遞路徑通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證頻率鎖定模型第8頁第4頁流體彈性穩(wěn)定性：卡門渦街脫落準(zhǔn)則流體彈性穩(wěn)定性卡門渦街脫落準(zhǔn)則實(shí)驗(yàn)研究描述流體彈性穩(wěn)定性的概念和影響因素分析卡門渦街脫落準(zhǔn)則的原理和應(yīng)用通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證卡門渦街脫落準(zhǔn)則03第三章水流-結(jié)構(gòu)相互作用數(shù)值模擬技術(shù)第9頁第1頁CFD模擬：三維非定常流場重建三維非定常流場重建湍流模型選擇實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證展示水流繞過結(jié)構(gòu)時(shí)的非定常流場分析不同湍流模型的適用范圍通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證CFD模擬結(jié)果第10頁第2頁數(shù)值模型不確定性量化（UQ）不確定性量化技術(shù)敏感性分析實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證介紹數(shù)值模型不確定性量化的方法分析關(guān)鍵參數(shù)對(duì)模擬結(jié)果的影響通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證不確定性量化模型第11頁第3頁混合仿真策略：物理-數(shù)值耦合混合仿真策略物理-數(shù)值耦合技術(shù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證介紹混合仿真策略的概念和應(yīng)用分析物理-數(shù)值耦合技術(shù)的原理和應(yīng)用通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證混合仿真策略第12頁第4頁模擬結(jié)果不確定性傳遞模擬結(jié)果不確定性傳遞敏感性分析實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證介紹模擬結(jié)果不確定性傳遞的方法分析關(guān)鍵參數(shù)對(duì)模擬結(jié)果的影響通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證不確定性傳遞模型04第四章水流-結(jié)構(gòu)相互作用實(shí)驗(yàn)研究方法第13頁第1頁水力學(xué)模型試驗(yàn)：雷諾數(shù)相似律雷諾數(shù)相似律模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證介紹雷諾數(shù)相似律的原理和應(yīng)用設(shè)計(jì)水力學(xué)模型試驗(yàn)方案通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證雷諾數(shù)相似律第14頁第2頁環(huán)境水動(dòng)力試驗(yàn)：波浪-結(jié)構(gòu)耦合波浪-結(jié)構(gòu)耦合實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮囼?yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證介紹波浪-結(jié)構(gòu)耦合實(shí)驗(yàn)的原理和應(yīng)用設(shè)計(jì)環(huán)境水動(dòng)力試驗(yàn)方案通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證波浪-結(jié)構(gòu)耦合模型第15頁第3頁結(jié)構(gòu)動(dòng)力測(cè)試：振動(dòng)響應(yīng)測(cè)量振動(dòng)響應(yīng)測(cè)量模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證介紹振動(dòng)響應(yīng)測(cè)量的原理和應(yīng)用設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力測(cè)試方案通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證振動(dòng)響應(yīng)測(cè)量模型第16頁第4頁混凝土疲勞試驗(yàn)：動(dòng)靜載耦合動(dòng)靜載耦合實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮囼?yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證介紹動(dòng)靜載耦合實(shí)驗(yàn)的原理和應(yīng)用設(shè)計(jì)混凝土疲勞試驗(yàn)方案通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)靜載耦合模型05第五章水流-結(jié)構(gòu)相互作用控制與防護(hù)技術(shù)第17頁第1頁橋墩減振：渦量耗散裝置渦量耗散裝置實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證介紹渦量耗散裝置的原理和應(yīng)用設(shè)計(jì)渦量耗散實(shí)驗(yàn)方案通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證渦量耗散裝置第18頁第2頁結(jié)構(gòu)形態(tài)優(yōu)化：參數(shù)化設(shè)計(jì)參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證介紹參數(shù)化設(shè)計(jì)的原理和應(yīng)用設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形態(tài)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)構(gòu)形態(tài)優(yōu)化模型第19頁第3頁生態(tài)友好型防護(hù)：仿生結(jié)構(gòu)仿生結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證介紹仿生結(jié)構(gòu)的原理和應(yīng)用設(shè)計(jì)仿生結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)方案通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證仿生結(jié)構(gòu)第20頁第4頁智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證介紹智能監(jiān)測(cè)的原理和應(yīng)用設(shè)計(jì)預(yù)警系統(tǒng)方案通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)06第六章水流-結(jié)構(gòu)相互作用工程案例深度剖析第21頁第1頁案例一：杭州灣跨海大橋強(qiáng)風(fēng)響應(yīng)控制強(qiáng)風(fēng)響應(yīng)控制案例實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證介紹強(qiáng)風(fēng)響應(yīng)控制案例的原理和應(yīng)用設(shè)計(jì)強(qiáng)風(fēng)響應(yīng)控制實(shí)驗(yàn)方案通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證強(qiáng)風(fēng)響應(yīng)控制模型第22頁第2頁案例二：三峽大壩泄洪消能設(shè)計(jì)優(yōu)化泄洪消能設(shè)計(jì)優(yōu)化案例實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證介紹泄洪消能設(shè)計(jì)優(yōu)化案例的原理和應(yīng)用設(shè)計(jì)泄洪消能設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證泄洪消能設(shè)計(jì)優(yōu)化模型第23頁第3頁案例三：紅樹林生態(tài)護(hù)岸工程紅樹林生態(tài)護(hù)岸工程案例實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證介紹紅樹林生態(tài)護(hù)岸工程案例的原理和應(yīng)用設(shè)計(jì)紅樹林生態(tài)護(hù)岸工程實(shí)驗(yàn)方案通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證紅樹林生態(tài)護(hù)岸工程第24頁第4頁案例四：新加坡濱海堤壩可持續(xù)設(shè)計(jì)可持續(xù)設(shè)計(jì)案例實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證介紹可持續(xù)設(shè)計(jì)案例的原理和應(yīng)用設(shè)計(jì)可持續(xù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可持續(xù)設(shè)計(jì)模型第25頁第5頁案例五：美國胡佛水壩安全評(píng)估安全評(píng)估案例實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證介紹安全評(píng)估案例的原理和應(yīng)用設(shè)計(jì)安全評(píng)估實(shí)驗(yàn)方案通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證安全評(píng)估模型第26頁第6頁案例六：日本東京灣海底隧道耐久性設(shè)計(jì)耐久性設(shè)計(jì)案例實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證介紹耐久性設(shè)計(jì)案例的原理和應(yīng)用設(shè)計(jì)耐久性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證耐久性設(shè)計(jì)模型第27頁第7頁綜合案例分析：關(guān)鍵技術(shù)與工程啟示關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)工程啟示未來研究方向總結(jié)綜合案例分析的關(guān)鍵技術(shù)探討水流-結(jié)構(gòu)相互作用