长江中下游顺直河道水流冲刷引发崩岸的模拟试验

长江中下游河道水流冲刷引发崩岸的频次较多、危害巨大。为探究顺直河道中此类崩岸引发的过程机理,借助模拟试验展开观测和分析。崩岸过程中主要存在5种不同运动特征的水流,崩岸前后近水面附近形成的月牙形沙波可能是崩岸过程中重要的水下输沙载体,促进崩岸的持续发生,甚至促进崩岸形成。通过岸坡守护试验验证,并从防治崩岸的工程角度出发,相比于坡趾区域,近水面附近坡面的守护更能达到防治崩岸的目的,同时也应合理守护坡趾区域,避免该区域持续不断地侵蚀对远期岸坡的不利影响。     

波浪作用下粉沙质底沙运动特性的试验研究

本文利用山东潍坊现场沙(d_(50)≈0.0813mm),通过水槽试验研究了波浪作用下粉沙质底沙的运动特性、床面形态、起动特点及输沙规律等,为分析研究粉沙质海岸的泥沙问题提供了基本数据和研究方法.     

底部薄板附近的水流及泥沙运动特性

通过水槽实验探讨了在饱和来沙条件下底部薄板附近的水流、泥沙运动特性,包括不同薄板高度、与水流不同夹角的安装方向等情况下,单个底部薄板附近的水流结构、泥沙运动规律、底部薄板的导沙特性及其附近的冲淤现象,以及底部薄板群体的导沙特性。试验结果表明,实验使用的薄板的长度对实验结果影响很大,过短的薄板实验根本观察不到薄板前冲刷沟内的沙波运动,而该沙波运动严重影响薄板的导沙效应。底部薄板附近的水流结构具有强烈的三维特性,流场复杂,对于一定的薄板,水流夹角、沙波的运动是影响薄板的导流导沙促淤的主要因素。     

清水冲刷推移质输沙率变化规律

分析恒定清水冲刷水槽试验资料发现,推移质输沙率变化可分为两个阶段,即时均稳定阶段和衰减阶段。通过机理分析,建立了该两个阶段的计算公式,计算结果与试验资料吻合良好。该式可用来估算任一河段及任一时刻推移质输沙量及冲刷剖面。     

Influence of seabed sand wave on hydrodynamic performance of submersible北大核心CSCD

[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。     

二级沙波水流特性的大涡模拟

采用FLuent软件平台大涡模拟方法(LES)对二级沙波水流特性进行数值模拟,进出口边界采用周期性条件以模拟一系列沙波。通过与水槽试验数据对比发现,模拟计算结果与试验数据吻合较好,在此基础上对3种不同水平位置处的二级沙波进行模拟。计算结果表明:当二级沙波距一级沙波波峰较远时,二级沙波对一级沙波起遮掩作用,使得一级沙波回流区范围减小,垂向负流速区更加接近一级沙波波峰,同时二级沙波背流面的水流会对一级沙波迎流面形成侵蚀,进而减小一级沙波尺度;当一、二级沙波接近融合或融合时,两者之间的非线性相互作用使得回流区范围扩大,紊动增强。Q准则等值面显示,二次沙波的叠加增强了沙波涡旋结构的尺度和强度。     

南海北部外陆架区海底沙波动态分析

南海北部水深100～250m的外陆架区分布着大片沙波地貌.本文以大量实测和数模资料为基础,对该区沙波的形成条件及迁移速度进行了初步分析.结果表明,研究区内泥沙颗粒粒径适宜,海底坡度平缓,有利于海底沙波的形成;沙波的形成和迁移主要受到风暴形成的风海流与潮流的综合影响;沙波的年移动距离在10.7～71.5cm之间,对海底工程威胁不大.     

轻质沙沙波形态水槽试验研究

动床模型试验中,在满足相似性条件基础上,仍可能会出现轻质沙沙波一定程度的异常发育现象,这一偏差将影响阻力相似及水流、泥沙运动状态。为寻求扼制轻质沙沙波异常发育的有效途径,借助水槽试验,通过控制变量法分析不同水流条件、不同粒径、不同密度条件下轻质沙沙波形态变化。研究表明:在本试验水流条件下(Fr=0.10～0.32,U/Uc=0.8～2.5),利用U/Uc可更全面地表达其与轻质沙沙波形态的变化关系;在合理范围内增大轻质沙粒径及密度,可使相对波高及波长粒径比减小;基于詹义正公式,建立本试验条件下轻质沙沙波Δ/h与U/Uc的拟合公式。     

筲箕背卵石急滩碍航特征以及卵石沙波形态分析

根据筲箕背滩的多年实测资料、现场踏勘资料，结合历年整治方案，分析筲箕背滩卵石沙波形态以及碍航特征。分析表明：1996年整治方案实施后，练家槽上段的“浅”得到了治理，中段的“急”得到了缓解，下段弯险的碍航特征还比较突出；筲箕背滩卵石运动强烈，卵石呈三维沙波形式向下游输移；扯船槽、新槽、老槽目前为卵石沙波的波谷，但极有可能发展成波峰；卵石沙波运动较为缓慢；练家槽以上的主航槽较为稳定。练家槽是筲箕背卵石沙波向鹭鸶碛输移的主要通道，其地形变化较大。