摘要:为了研究西北寒冷地区中小型流冰对输水隧洞的碰撞问题,基于实验分析结合数值模拟的方法,选取模型实验几何比尺λ为1∶5,通过ANSYS/LS-DYNA软件进行有限元仿真,得到不同工况下流冰对输水隧洞衬砌撞击力影响规律。结果表明:流冰撞击力峰值与流冰速度呈现出近似的线性关系;流冰撞击力峰值与流冰压缩强度呈现出近似的对数函数关系,在较高速度下,流冰的塑性效果起主要作用,流冰的压缩强度对流冰的撞击力结果影响较为不明显;流冰撞击应力峰值与流冰厚度呈现出近似线性关系。同时,通过数值模拟与模型实验得到的流冰撞击力影响规律基本一致,验证了冰-砼碰撞实验装置的准确性及合理性。由于数值模拟时流固耦合的计算方法考虑了水介质对流冰的影响,在流冰撞击输水隧洞衬砌时形成水垫效应,从而会轻微地降低流冰撞击力,而模型实验未考虑水体对流冰的影响,因此各种工况下的模型实验结果均普遍大于数值模拟结果。