[发明专利]一种考虑太阳辐射热的拱坝孔口仿真计算模型的构建方法

权利要求书

1.一种考虑太阳辐射热的拱坝孔口仿真计算模型的构建方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤1：建立拱坝孔口的有限元仿真模型；

步骤2：依据拱坝孔口浇筑仓内埋设的温度计，采集不同深度处的混凝土日平均温度，依据计算获得的混凝土表面日平均温度和日平均温度梯度，建立拱坝孔口混凝土浇筑仓日平均吸收太阳辐射热表达式；

步骤3：考虑太阳辐射热影响，基于浇筑仓日平均吸收太阳辐射热表达式，将太阳辐射热等效为气温增量，与现场实测气温形成综合等效气温；

步骤4：计算拱坝孔口流道侧墙及底板部位表层混凝土各个时刻所吸收的太阳辐射热实际值，并将其作为步骤1所建立的拱坝孔口的有限元仿真模型的第三类传热边界条件，再结合综合等效气温以及冷却通水影响，代入步骤1建立的拱坝孔口的有限元仿真模型中，即完成考虑太阳辐射热的拱坝孔口仿真计算模型的构建。

2.根据权利要求1所述的一种考虑太阳辐射热的拱坝孔口仿真计算模型的构建方法，其特征在于步骤1的建立步骤为：

步骤1-1：确定拱坝孔口的浇筑计划：依据实际施工中孔口部位浇筑仓的开仓时间、收仓时间、浇筑历时及间歇期，确定各仓浇筑进度；

步骤1-2：确定坐标系：选取横河向为x轴，顺河向为y轴，铅直方向为z轴；

步骤1-3：建立拱坝孔口的有限元仿真模型：依据拱坝孔口浇筑仓的形状尺寸，在已定的坐标系上建立混凝土坝体孔口部位混凝土浇筑块实体模型并对实体模型进行有限元网格剖分，即完成拱坝孔口的有限元仿真模型的建立。

3.根据权利要求2所述的一种考虑太阳辐射热的拱坝孔口仿真计算模型的构建方法，其特征在于步骤2的详细步骤为：

步骤2-1：假设在浇筑仓表面附近按照由近到远埋设了3支点温度计a、b、c，其当日的实测平均温度分别为T_a、T_b、T_c、混凝土表面温度为T_s，气温为T_a0，以点温度计a为坐标原点，假设x点温度表示为T_s＝k₁+k₂+k₃x²，那么在混凝土表面即x＝-a时拱坝孔口混凝土表面日平均温度T_s可表示为公式(1)，日平均温度梯度可表示为公式(2)，距浇筑仓表面不同深度处的混凝土日平均温度通过监测实验获得

T_s＝k₁-k₂a+k₃a² (1)

式中：T_s为混凝土表面温度；a为距离；k₁、k₂、k₃为常数；n为法向方向单位矢量，为日平均温度温度T_s在n方向的导数。

步骤2-2：拱坝孔口混凝土浇筑仓日平均吸收太阳辐射热表达式：假设混凝土表面温度为T_s，气温为T_a0；将坐标原点移到点温度计a上，假设x点温度表示为T＝T(x)，计算混凝土表面的温度，为此建立日平均吸收太阳辐射热计算表达式

式中：R为一天内吸收热量的平均值；β为混凝土的表面放热系数；T_s为混凝土表面温度；T_a0为气温；λ为混凝土的导热系数，n为法向方向单位矢量。