超临界雷诺数下桥墩紊流宽度的计算方法

桥墩紊流宽度的计算与水流雷诺数的范围关系较大,将影响到计算成果的合理性。结合山区河流超临界雷诺数条件,采用格子Boltzmann方法模拟桥墩三维紊流流场,并结合大涡模拟和运动边界处理方法,分析不同来流、河形等条件下的桥墩三维紊流宽度,由此建立了顺直河道和弯曲河道中圆型桥墩相对紊流宽度与弗劳德数之间的耦合关系。该研究成果通过四川邓家坝大桥航宽验算,与经验法及祖小勇算法比较,发现该方法得出的桥墩紊流宽度略小、其数值趋于合理。     

桥墩紊流宽度的试验研究

由于我国现行的《内河通航标准》(GB50139-2004)中,没有桥墩紊流宽度的计算方法,桥梁设计人员为了保证船舶航行安全,通常将桥梁跨度加大,这样既增加了结构设计的难度,又增加了工程的投资。通过水槽定床和动床试验,分析了行近流速、行近水深、来流角度、桥墩尺寸、桥墩墩型、桥墩冲刷等因素对桥墩紊流宽度的影响,利用量纲分析法对实测数据进行整理,推导出了桥墩紊流宽度的计算公式。     

桥墩周围紊流区宽度研究

通过数值模拟的研究方法,就桥墩附近的紊流区宽度展开了研究,利用圆柱绕流的研究成果,使用紊流理论,借助大型流场分析计算软件FLUENT,对桥墩周围水流流场进行模拟,分析计算了单圆柱桥墩和双圆柱桥墩群在不同水流条件下周围的紊流区宽度,得到一些有意义的结果.     

具有弯曲特性河道上桥梁通航宽度的探讨

根据船舶操纵性能，结合水流在弯道上的运动特性，提出影响航道宽度的因素，探讨具有弯曲特性河道上桥梁通航所需要的宽度。论文给出全新的计算方法，并与我国2004年“内河通航标准”中的方法进行比较，指出了“内河通航标准”中计算方法的不足。     

基于MIKE21对防撞设施桥墩处紊流宽度的研究

目前,对航道中桥墩处紊流宽度计算一般使用E=K_cK_sf(v,b,h)公式。但该公式并没有涉及航道地形的参数,也没有考虑到后续防撞设施的影响。为了研究防撞设施的布设对于桥墩处紊流宽度造成的实际影响,本文采用MIKE21软件,结合中运河桥和茹塘大桥实例,建立二维水流数学模型。通过对比数模与公式结果的误差发现,该一般性公式只适用于墩前水流较简单的情况。MIKE数模能更好地还原研究区域水文条件,直观反映紊流宽度,弥补了公式中关于桥墩附近复杂地形的空白,对将来公式修正提供了科学参考依据。     

桩承台桥墩基础局部冲刷数值模拟研究

为研究桩承台桥墩基础局部冲刷机理及其局部冲刷影响特性,本文采用CFD软件建立三维水沙动力模型研究了矩形与梯形承台桩承台桥墩基础在不同承台高程下的局部冲刷特性。同时,采用HEC-18公式对矩形承台桩承台桥墩基础局部冲刷深度进行计算。研究结果表明：不同承台高程下将影响桩承台桥墩基础最大局部冲刷深度,且不同承台形状对周边水流产生不同的影响,说明承台在桩承台桥墩基础局部冲刷中具有举足轻重的作用,而HEC-18公式计算结果同样说明随着承台高程向泥面靠近,承台部分对局部冲刷深度贡献增大,且梯形承台桩承台桥墩基础增加及影响更为显著。     

数值模拟技术在桥梁桥墩布置及跨度选择中的应用

桥区河段水沙条件复杂,桥梁桥墩布置和桥梁跨度的选择会对主航槽演变、通航条件以及项目总投资造成一定的影响。利用数值模拟技术深入分析建桥前后桥区河段水流条件,找出经济、合理的桥墩布置和桥梁跨度。分析表明：1）桥墩布置时应尽可能满足河床与航道变迁,不形成碍航和通航控制河段。2）桥梁跨度净宽应满足通航净宽和船舶通过能力等的要求。     

离岸式人工岛内河水体紊流数值模拟与换水研究

以福建某人工岛为例,进行了内河道换水计算研究。为兼顾景观和环境,人工岛内设置内河道,河道两端设闸门。根据外海潮位和内河保证水位等水文条件,进行人工岛内河道换水计算研究。得到开闸时机、换水时间、不同情况下水体交换量和内河道水体流态图,并推荐了合理的换水方案。     

Experimental study on the width of the turbulent area around bridge pier

At present, the method of calculating the turbulent flow width around the bridge pier is not given in the "Standard for Inland River Navigation" (GB50139-2004) in China, and the bridge designer usually increases the bridge span in order to ensure the navigation safety, which increases both of the structural design difficulty and the project investments. Therefore, it is extremely essential to give a research on the turbulent flow width around the bridge pier. Through the experiments of the fixed bed and the mobile bed, the factors influencing the turbulent flow width around the bridge pier have been analyzed, such as the approaching flow speed, the water depth, the angles between the bridge pier and the flow direction, the sizes of bridge pier, the shapes of the bridge pier, and the scouring around the bridge pier, etc. Through applying the dimension analytic method to the measured data, the formula of calculating the turbulent flow width around the bridge pier is then inferred.     

三角形沟槽表面流场的数值模拟

湍流阻力在流体运输、航空和航海等领域广泛存在,是管道、常规运输机、水上船只、潜艇和机翼等与粘性流体接触的工作部件的主要能耗来源.文章利用有限体积法对26种三角形仿生非光滑沟槽表面流场进行了数值计算.近壁面区采用B-L两层模型,外区采用雷诺应力模型.通过与油槽实验数据定性对比,验证了数值模拟沟槽非光滑表面减阻的精度及可靠性,为软件模拟非光滑壁面流场提供依据.同时还对7种压力梯度下沟槽表面流场进行模拟,研究了压力梯度对减阻效果的影响.     

弯曲河段下游引航道口门区通航水流条件研究

弯曲河段船闸下游引航道既受弯道水流的制约,又受河床变宽产生的弯曲水流的影响,口门区附近回流与斜向流强度大、范围广,水流条件差,难以满足船舶安全通行要求。依据流体力学原理和水流运动规律,结合弯道河段河势变化特征,提出在引航道外侧的口门区附近设置挑流墩和采用实体与透空导航墙相结合的工程措施,并通过模型试验的验证,证明本方法能够较好地调整水流流向、构建缓流水域,从根本上消除弯曲河道中船闸下引航道口门区的斜向流和回流,改善通航水流条件,确保船舶安全过闸。     

浮运围堰下沉过程中紊流宽度试验研究

通过局部动床概化水槽试验,采用MicroADV流速仪测量瞬时流速,得到浮运围堰下沉过程中围堰侧面纵向、横向和垂向紊动强度的分布情况。分析浮运围堰入水深度、行进流速、行进水深对紊流宽度的影响。结果表明:在试验条件下,浮运围堰入水深度对紊流宽度影响较大;行进流速、行进水深对紊流宽度影响较小。在试验范围内,围堰单独作用时水流相对紊流影响宽度D/B随围堰相对入水深度H c/H0的增加而增大,基本为线性关系。     

跨海大桥桥墩对周围海区水动力环境影响数值模拟

为了研究跨海大桥桥墩对周围海区的潮位、水流、潮量等水动力环境的影响,文中以浙江省温州市大门大桥为例,建立了二维潮流数学模型,进行相关计算分析。研究表明,桥墩建设后增加了桥位水域的阻力并减小了过水断面,从而对周围海区的水动力环境产生一定影响,但影响范围仅限于局部。     

规则波作用下方形排柱附近水流特性数值模拟

为研究规则波作用下方形排柱附近流动特性,基于计算流体力学软件FLOW-3D,运用质量源造波方法,离散RNG k-ε方程控制下的雷诺时均Navier-Stokes方程建立无反射三维数值波浪水槽.与物理模型试验结果对比,建立的数值模型性能良好.运用数值计算结果,分析排柱周围自由表面三维运动特征和方形排柱周围速度场与涡量场分...     

确定空间分布的展向Lorentz力作用下槽道湍流的壁面减阻

文章采用直接数值模拟方法,对具有确定空间分布的展向Lorentz力作用下槽道湍流的壁面减阻效果和减阻机理进行了研究,讨论了电磁力强度A和流向波数kx对湍流流场的展向速度、条带、流向涡、Reynolds应力分布和壁面减阻率的影响.结果表明,湍流固有流场和电磁力诱导流场之间相互调制,存在最优参数A、kx,使得诱导流场主宰壁面边界层,减阻效果最好.     

二维水翼非定常空泡流数值模拟

对非稳态空泡流现象的研究已成为当今一个研究重点。空泡非稳态脱落及其内部流动结构越来越受到研究人员的关注,但对其研究目前仍主要依靠实验手段。发展有效的数值模拟方法研究相关的机理具有重要的意义。本文从RANS方程入手,采用状态方程空化模型和计及可压缩性的SIMPLEC算法,实现了二维水翼CAV2003非定常空泡流动的数值模拟。研究了空泡从初生、发展、断裂,以及最终空泡在下游高压区溃灭的整个过程。计算表明,回射流并非完全液相的,而是汽液两相的。近壁面的回射流是导致空泡脱落的主要原因。最后,通过与第五届国际空泡会议上发表的7篇文献的对比,发现本文的计算结果是合理的。     

岷江张坎航电枢纽船闸引航道通航水流条件优化*

拟建岷江张坎航电枢纽位于S形弯曲河道上,船闸下游口门区在弯道和复杂河床地形的影响下,水流条件难以满足通航标准要求。针对该工程面临的水流条件问题,采用平面二维水流数值模拟方法,在充分利用下游口门区原始地形的基础上,通过改变引航道边墙堤头形式、延长引航道边墙并向左岸偏转、增设导流墩等措施提出3个优化方案。结果表明：采用R=125 m的弧形引航道堤头,外加1个导流墩的布置方案,不仅能有效降低口门区横流、回流流速,亦能通过导流墩与引航道边墙的间隙引流破坏河道连接段回流的形成条件,从而改善在大流量下因弧形堤头引起连接段明显的回流现象,优化后的下游口门区及连接段通航水流条件满足规范要求,研究成果可为类似工程提供借鉴和参考。