FLOW-3DHYDRO计算流体动力学(CFD)软件回答了有关新不伦瑞克历史悠久的Mactaquac大坝未来的重要问题。修建小溪和河流来发电并不是什么新鲜事。

从阿普尔顿开始，威斯康星州于年在福克斯河上建造了火神街工厂——世界上第一座水力发电厂——大坝现在占全球所有可再生能源的70%以上。

从华盛顿州的GrandCoulee和ChiefJoseph大坝到不列颠哥伦比亚省的Mica和WACBennett大坝，美国和加拿大拥有近3,个水电站，为超过5万户家庭供电，并产生了大约80%的可再生能源消耗北美。

长期以来，设计这些巨大的物体一直是最苛刻的工程活动之一。首先，浇筑数百万吨混凝土会带来结构性问题，其次是需要管理数兆瓦的电力。但它正在确定使水流过、越过和绕过大坝和溢洪道的最佳方式，这可能已被证明是大坝建设中最具挑战性的设计方面之一，需要昂贵的物理模型、冗长的分析和大量受过教育的人猜测。

幸运的是，近几十年来，由于计算流体动力学(CFD)软件的发展，水力设计变得更加容易。对于大坝设计师和任何需要了解水和其他流体的行为方式以及如何有效利用其巨大能量的人来说，CFD现在是必不可少的工具。

横跨圣约翰河

Mactaquac发电站在加拿大重要水坝名单中名列前茅。这座堤坝位于麦克塔夸克河和圣约翰河的交汇处，位于新不伦瑞克省首府弗雷德里克顿上游12英里处。它的六台涡轮机产生兆瓦的电力，使其成为加拿大海洋省份最大的水力发电设施。据其运营商NBPower称，这座55米高、米长的建筑为全省约12%的家庭和企业供电。

Mactaquac大坝于年竣工，计划使用年。但与任何大型基础设施项目一样，有时会出现意料之外的问题，其中一些问题可能在打好基础后数年甚至数十年都不会出现。Mactaquac大坝就是这种情况，一种被称为碱骨料反应(AAR)的不利化学现象导致混凝土膨胀和开裂，从而导致每年的维护和维修费用显着增加。

当然，CFD分析既不会预测也不会阻止这个特定问题，但它可以帮助回答如何翻新结构的问题。仅仅更换有缺陷的混凝土就足够了吗，还是需要进行重大的重新设计？这就是JasonShaw和他在Hatch的团队发挥作用的地方。

建立关系

HatchInc.的项目经理和水利工程师Shaw和位于安大略省密西沙加的咨询公司的其他9,名专业人员在多个行业拥有丰富的经验，其中包括土木工程、采矿、石油和天然气以及各种基础设施设计和开发，包括发电设施。

他们还与NBPower建立了长期合作关系。“年，Hatch收购了AcresInternational，这是一家在大坝和水电方面拥有专业知识的工程咨询公司，”Shaw说。“他们是Mactaquac的原始设计师，后来成为我们能源集团的一部分。因此，我们与NBPower有着长期的合作关系，我们将继续为他们工作，不仅是延长Mactaquac的寿命，还包括其他设施。”

Shaw解释说，碱骨料反应很难控制。在Mactaquac大坝的案例中，当地开采的灰泥（一种用于制造混凝土的砂岩）中含有大量二氧化硅，导致其与水泥中的碱性石灰石发生化学反应。结果是一种黏性凝胶，在存在水的情况下，随着时间的推移会膨胀，导致剥落、开裂和钢筋暴露。

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