海底沙波对潜器水动力性能的影响

[目的]研究潜器在海底沙波地形干扰下的水动力特性。[方法]基于计算流体力学（CFD）方法,使用STAR-CCM+软件并结合重叠网格方法对潜器经过海底沙波的过程进行模拟,计算潜器阻力系数和升力系数在此过程中的变化。[结果]结果表明,当潜器近海底航行时,沙波地形会对潜器产生一定的干扰,当艏部运动至波峰附近时,负升力出现最大值,当艉部运动至波峰附近时,阻力出现最大值;在不同航速下,潜器表面压力分布规律的不同会导致升力系数的变化规律不同;随着近海底距离的减小,海底沙波对潜器阻力和升力变化影响显著,当H/D> 5时,海底沙波对潜器阻力和升力的影响可以忽略。[结论]所做研究可为潜器的安全及操纵性能提供一定的参考。     

斗笠子卵石沙波运动规律及对航道的影响

斗笠子卵石沙波尺度较大,该河段卵石输移与河床演变特性直接影响下游航道的滩险演变与航道稳定性。采用动床模型试验及实测资料分析的方法,得出斗笠子滩卵石沙波形态、运动规律及对航道的影响。结果表明:斗笠子卵石沙波形态为顺行沙垄,波峰和波谷不固定,运动规律表现出明显的不规则性;卵石沙波在涨水阶段运动剧烈,退水阶段运动平缓,运动规律在前人成果上修正得到;卵石沙波未发生于主航槽,且在进入下游东溪口航槽之前分解消失,对航道无明显影响。     

河床阻力研究综述

总结归纳了国内外沙粒阻力及沙波阻力计算方面取得的主要成果,认为计算沙粒阻力的关键在于沙粒当量粗糙度ks1的选取,目前在ks1的选取上主要有4种代表性观点,而沙波阻力主要有基于沙波几何形态与基于水流泥沙条件两类计算方法.同时,通过分析现有公式存在的不足,结合河床微观形态具有自相似性的特点,提出可将分形维数引入阻力计算公式...     

床面形态与河床阻力关系

从波运动尺度出发,建立了床面形态与河床阻力的关系式。该式可用于均匀沙与非均匀沙的动床阻力计算,并经室内外轻质沙及天然沙的507组实测资料验证,吻合程度较好,表明该式可用于沙质、卵石河床等各种床面形态的阻力计算。     

推移质输沙规律的探讨

本文从沙波运行角度.由沙波运动尺度建立了推移质输沙率表达式,该式既能用于均匀沙又能用于非均匀沙的输沙率计算.并经一百余组实测资料的验证,结果表明,吻合良好.     

波浪作用下沙波的运动速度和沙波床面的底沙输移

根据沙波床面底沙运动特点,引用二阶Stokes波浪理论,推导出波浪作用下沙波运行速度计算公式,并给出沙波床面上底沙输移的计算公式.公式计算结果与水槽试验结果吻合很好.     

沙波阻力问题的研究

根据前人及作者的分析,沙波阻力取决于泥沙运动相对强度φ′;水流福氏数Fr;水流雷诺数Re;沙粒沉降雷诺数Rew和河床相对糙率D_(50)/Rb。根据420组水槽试验资料的回归分析,获得了沙波阻力关系式。回归方程与试验资料相比,相关系较达0.98;同黄河、长江和渭河的现场资料相比,也能很好地相符,用其计算平均流速能够得到满意的精度。     

水深对沙波紊流特性影响的数值分析

运用FLUENT软件雷诺应力紊流模型(RSM)及SIMPLEC算法,对不同水深下沙波紊流特性进行数值模拟分析,模拟结果与实测结果吻合良好。在此基础上对4种不同相对水深下纵、垂向流速、压强及雷诺切应力分布规律进行研究。研究结果表明:相对水深较大时紊流特性受沙波地形影响较小,只有近底水体受沙波作用;相对水深较小时整个水体都会受到影响。在沙波尺度不变的条件下,紊流强度一般随水深的增加而减小,不同位置处的沙波紊流特性受水深影响程度及变化规律均不同。最大压强水平位置受水深影响的变化规律与再附点基本一致,可将最大压强作为再附点位置的判断依据。     

三峡库区上洛碛河段卵石运动规律和航道治理对策

三峡水库变动回水区上洛碛河段在三峡蓄水运用后，出现了泥沙回淤问题，对航道条件造成一定影响。本文根据实测资料，分析了上洛碛河段的卵石沙波群运动规律，研究表明：上洛碛河段的卵石沙波波长为40～60 m,波高变化约0.8～1.6 m。结合物理模型试验研究，提出了航道整治方案。试验结果表明，整治方案可有效改善上洛碛河段的通航条件，航道整治效果良好。