南昌红谷隧道管段浮运过程风险节点数值模拟及分析

红谷隧道是目前国内第一座在流速大、水位落差大的江河中部用沉管法修建的隧道,浮运施工难度大。为确保管段及邻近建筑物在浮运过程中的安全,需要对管段浮运过程中的风险节点进行分析。采用数值模拟的方法对管段浮运过程中各风险节点的管段所受水流力进行分析,计算软件采用Fluent,计算模型基于RNG κ-ε紊流模型,管段上的水流阻力可通过计算软件直接提取。根据数值模拟结果,结合浮运施工方案中设备拖航能力,对浮运施工方案提出建议,其中管段浮运出坞流速要求低于0.6 m/s,管段浮运出坞后转体流速要求低于0.8 m/s,管段浮运过南昌大桥流速要求低于1.0 m/s;而原施工方案中回旋区转体存在风险,经优化方案后,新回旋区流速能满足管段转体与系泊要求。     

沉管隧道管段浮运中的水流阻力性能及其在回旋区转体的流速流场模拟分析

南昌红谷隧道沉管浮运过程存在2个关键的风险控制点,分别为浮运过南昌大桥及回旋区转体,在这2处水流流向及流速复杂,浮运施工风险非常高。为校核浮运方案的合理性,需对管段浮运过程中水流阻力性能进行分析,以保证浮运安全。基于Fluent和MIKE流体计算软件,通过数值模拟的方法对沉管管段在2个关键风险控制点中所受水流阻力进行分析。对于管段浮运过南昌大桥过程,得到了管段所受水流阻力大小及其变化情况; 对于回旋区转体过程,先对水阻力系数Cw进行率定使其适用于本工程,再通过数值模拟得到不同水文条件下的回旋区流场,两者结合得到管段所受水流阻力大小。以期为复杂边界条件下管段水流阻力计算提供一套方法,计算结果为隧道管段浮运方案的制定提供参考。