水流作用下圆柱局部冲刷三维数值模拟

孤立式桥墩周围的局部冲刷一直是导致桥墩失稳的重要因素。国内外针对圆形墩柱周围的水流绕流流态及局部冲刷情况做了许多研究,但对大尺度墩柱的研究仍不完善。利用FLOW-3D三维模拟软件中大涡模拟紊流模型模块以及泥沙冲刷模块,对不同尺度的圆柱周边的局部冲刷进行系统模拟研究。计算结果表明,在不同圆柱直径下,圆柱的迎水侧、背水侧以及对称侧的平衡冲刷深度始终保持着特定的比例关系。同时,圆柱周围的最大冲刷深度随圆柱直径的增大而增大,但其与圆柱直径的比值随圆柱直径增大而减小,并呈现出收敛的趋势。期望数值模拟研究结果,能够较好地为预测实际工程中大尺度圆柱周围的冲刷坑深度及形态提供参考依据。     

海底振动管道局部泥沙冲刷数值研究

文章基于迎风有限元方法,对流动方程和泥沙输运方程进行求解,建立起振动管道与泥沙冲刷的耦合运动模型。模型中通过SST k-ω湍流模型对湍流效应进行模拟;管道振动和海床变形引起的不确定边界通过ALE方法进行实时追踪;模型考虑了悬移质输沙率以及推移质输沙率对底床变形的影响作用。数值模型首先与其他已发表的数据进行了比较,表明文章所建立的振动管道局部冲刷程序能够对冲刷深度进行较为准确地预测。文章利用所建数值模型进一步对海底振动管道局部冲刷问题开展了数值研究。相关数值分析结果表明:相对于固定管道的情况,管道振动对局部冲刷有较大的影响作用,管道的振动使管道局部最大冲刷深度增大,管道后方冲刷范围变宽,最大冲刷深度位置后移。     

在缓变地形和流共同影响波浪的绕射计算

在波流共存场中利用波浪弥散关系的迭代计算求得波向与流向的夹角以及波浪在随流运动坐标系中的相对频率,然后在利用浅水环流方程求得水流速度场的基础上,运用有限元法求解Kirby(1984)推导的含流的缓坡方程,从而得到在缓交地形和定常流场共同影响下的波浪场的解.     

波流共同作用下大型桥墩周围局部冲刷实验研究

桥墩周围局部冲刷深度是跨海大桥基础设计的重要参数。采用系列模型试验方法,对具体工程大型桥墩在水流和波流共同作用下的局部冲刷分别进行研究,提出了冲刷坑形态和最大冲刷深度,供工程设计参考。同时,通过单向水流和波浪 水流两种情况冲深结果比较,指出在预测波流共同作用下的大型桥墩局部冲深时,不应将两种动力条件进行简单的迭加,而应具体问题具体分析。     

圆柱桩群局部冲刷特性试验

通过在宽长水槽中进行的单向恒定均匀流作用下,不同桩群、不同流速或不同水深情况下的圆柱桩群局部动床冲刷对比试验研究,分析试验后水槽地形变化的资料发现：圆柱桩群局部冲刷非常复杂,圆柱桩群的存在极大地改变了原有的水沙运动状态,加剧了桩群所在底床泥沙的冲淤。圆柱桩群对其所在底床冲淤影响特性不能只用桩群阻力简单解释,而与圆柱排列形式关系最为密切、影响也最大,水流流速及水深的影响实际通过圆柱桩群对流场改变的性质及程度来反映。     

WASSIT电厂取水工程水流与泥沙冲淤演变计算研究

本研究是利用伊拉克当地现有的水文、地形资料及前期建立并验证成功的数学模型对WASSIT电厂设计的蘑菇头取水方案进行了水流与泥沙冲淤演变计算,并得出主要结论:取水工程的建设对研究河段水流影响较小,取水口局部水流流态变化甚微;采用代表年份的水沙过程计算表明蘑菇头取水方案实施后,由工程引起的最大相对冲刷幅度约为0.12m/a;采用桥墩局部冲刷公式计算得到取水蘑菇头墩体周围局部冲刷深度为1.41m。     

波流共同作用下大直径圆柱三维绕流数值模拟

通过应用有限体积法对在波流共同作用下大直径圆柱绕流现象进行三维数值模拟,对圆柱体局部复杂流动进行了三维湍流计算分析,给出了三维流场、圆柱体表面及其所在局部底床床面应力分布,并在此基础上对圆柱体所在底床的局部冲刷进行了初步分析。     

海南岛西南海域泥沙特征及地形演变

基于水文泥沙测验及遥感影像资料分析海南岛西南海域泥沙特征,采用不同沿岸输沙公式对比计算海域的波浪沿岸输沙量,采用多年实测地形数据研究岸滩的演变规律。结果表明:海域内含沙量大潮大于小潮,但总体上悬沙含量较低;研究海域内径流对输沙影响较为有限,但受沿岸波流输沙的影响相对较大;而海区的悬移质颗粒比较均匀,颗粒较细;沿岸段波浪沿岸输沙能力净输沙方向均为自南向北,年净输沙能力在6.72万~13.31万m~3;岸滩演变的主要动力是波浪、波生沿岸流和潮流共同作用导致东方市所辖岸线的变化总体以自然冲淤变化为主,但冲淤强度有限,变化幅度不大。     

海上风电场风机桩基局部冲刷计算

建设海上风电场时,风机所处的海洋环境十分复杂,在风、浪、流等气象水文要素的影响下,风机桩基周围会出现冲刷坑,进而影响风机基础的稳定。因此,风机桩基的局部冲刷深度是工程设计的重要参数。采用埕岛油田海洋平台桩基局部冲刷现场观测资料,对国内常用的2个计算桩基局部冲刷深度的经验公式(韩海骞公式和王汝凯公式)进行验证,运用波流合成速度代替纯潮流速度。结果表明该海域波浪对泥沙的作用不可忽略。韩海骞公式重新计算的结果与实测值吻合良好。     

海床冲淤模型中长周期动力代表数据输入的概化研究

海床冲淤变换属于长期行为,其海洋动力输入条件的概化处理是模型初始输入动力条件的一个关键问题。在本文中,利用波浪、潮流二维泥沙数学模型对长周期动力海床模型中代表数据输入的概化条件作了进一步的研究:采用比较代表条件与真实条件下多年实测平均海床冲淤强度近似以及把潮周期中具有平均意义的波浪过程概化要素叠加到潮流场中的方法分别对实际潮流、波浪数据进行概化处理的方法来模拟波流共同作用下的海床地形演变过程。并对黄河三角洲的胜利油田海区、岸线进行了验证计算。