基于OpenFOAM的异重流数值模拟分析

由于异重流常常会对港池、船闸、渠道中的航行产生阻碍作用,因此对异重流的研究是十分必要的。文章基于开源CFD软件OpenFOAM对异重流进行了数值模拟分析。通过对膨胀波、内涌浪、Kelvin-Helmholtz不稳定、涡以及前缘高度的研究来了解异重流演化过程中的结构变化。对比四种不同粘性的异重流模拟可以发现,流体粘性对异重流演化过程中的耗散有着明显的影响。流体的粘性越小,异重流演化过程中两种流体界面处的涡越复杂。通过对比异重流演化期间的前缘位置、速度、雷诺数以及弗劳德数可以发现,Minmod方法和SuperBee方法得到结果分别与Berntsen提出的BOM模型和MITgcm模型得到的结果吻合。当流体粘性较小时,采用Minmod方法模拟的异重流耗散现象比SuperBee方法得到的结果更为明显。     

船闸引航道异重流淤积分析计算

根据异重流运动的特点,从水体重率沿程变化的机理出发,运用能量原理,推导出异重流淤积计算公式,并用于大源渡船闸引航道淤积计算。所得成果与已有3种公式计算结果的平均值相当,通过类比分析,所得淤积量分布与实测资料一致。     

船闸引航道内的异重流淤积计算*

异重流淤积是引航道的主要淤积之一,其特点是淤积距离长、淤积总量大,如不及时清淤,则会减小通航水深、影响通航安全。在资料有限的条件下,采用已有公式对引航道的异重流淤积量进行初步计算,对认识引航道的淤积特性,制定初步的清淤方案有着重要的意义。在现有异重流淤积计算公式的基础上,提出了考虑异重流清水上升效应的沿程含沙量修正公式。与现有公式相比,其计算结果与实测值更接近,为异重流淤积量计算研究提供新途径。     

曾文水库永久河道放水道防淤改善工程介绍

为改善水库防淤营运功能,以加速水库治理及维持水库营运寿命,将台湾南部之曾文水库永久河道放水道控制闸门由何本阀(Howell Bunger valve)更换为射流闸门,除新设3条隧道分别提供施工维护及通气需求外,配合射流闸门闸室空间需求,将原何本阀闸室往上方扩建,并设置双轨电动吊车,解决何本阀因排砂磨损与空气量不足及后续设备维修更新运输等问题,于台洪期间优先开启射流闸门之设施,排除异重流或浑水潭高浓度泥砂,减少水库淤积与提高水库排砂效益,以提升水库营运操作之安全。     

喷水疏浚技术概述

结合国内外喷水疏浚船的研制、使用情况,系统的介绍了喷水疏浚技术的原理、应用条件及优缺点,列举国内外工程实例,介绍该技术的最新发展趋势。     

基于温度异重流模型的连续分层流数值模拟方法研究

文章基于温度异重流模型,通过指定流场中温度的分布及密度与温度的函数关系实现密度的连续分层,并假设流场中的热传导在数值过程中可以忽略不计以确保密度分层的稳定。分别采用RANS方法和LES方法对低傅汝德数和高傅汝德数情况下的圆柱绕流进行数值模拟,其尾流场中的lee波、葫芦状流线以及高傅汝德数情况下的波包与实验值相符,低傅汝德数情况下圆柱上下游速度剖面曲线的最小值与实验值仅存在2%的误差,且其分布规律相同。通过改变流体的导热系数,探讨了Peclet数对该方法收敛稳定性的影响,得到了收敛的数值条件。     

引航道异重流运动及其淤积

船闸上、下引航道在闸门关闭期间,只有一头与大河相通,另一头封闭,形成所谓“盲肠河段”。实践证明盲肠河段有浑水异重流潜入,造成严重淤积,给通航造成危害。本文运用动量原理,导得了异重流头部运动速度,并考虑到异重流流量沿程减小,求得了异重流运动速度的微分方程;在低含沙浓度条件下,异重流的速度小,紊动很弱,其中的泥沙运动特点类同于沉淀池。根据沉淀池中泥沙运动轨迹方程及不计紊动扩散作用的泥沙运动连续方程,导得了均匀沙和非均匀沙异重流的流速、深度、含沙浓度沿程变化关系式,以及相应淤积量。     

内河挖入式港池淤积量计算

对内河挖入式港池发生淤积的原因进行分析，认为淤积主要是由口门处的回流及浑水异重流引起的。结合港池的淤积形态在已有理论的基础上建立了淤积量计算模式，并用该方法对岳阳某港的挖入式港池进行淤积量计算，与实际淤积量相比较为吻合，验证了该计算方法的正确性。为预测内河挖入式港池的淤积量提供重要依据。     

泥石流与主河水流交汇的试验研究

分析了泥石流与主河交汇试验的模型相似律并进行室内模型试验，探索了泥石流与主河水流的交汇规律．试验结果表明：交汇口支槽与主槽槽底之间的关系不同，泥石流入汇主槽后的运动形式也不同，大体可分为潜入式交汇和分层交汇2种形式．潜入式交汇中，泥石流龙头速度近似按线性关系衰减，龙头几何特征与异重流不同，它的高度与长度变化较小，横向宽度与长度可用线性关系表达；当支槽有回水时，泥石流头部受到水流的破坏，发生沙、石沉降，形成分层运动．     

射流疏浚施工的测量检测技术

射流疏浚是利用一定水压的射流装置对一些特殊作业区进行疏浚,具有节能、高效、经济的特点。对射流疏浚施工效果的检测技术比较复杂,结合“新海鲸”轮疏浚船在长江口深水航道进行射流疏浚施工的实例,对射流疏浚施工测量方法、检测工艺进行了比较系统的探讨,可为同类项目施工检测提供参考。