波浪作用下沙纹床面形态及底摩阻系数研究

波浪作用形成的沙纹在近海区域普遍存在,准确预测沙纹床面形态并计算对应的底摩阻系数是研究近岸波浪变形、泥沙输运及岸滩演变的基础。利用国外公开发表的室内试验和现场观测数据对已有计算沙纹形态的典型公式进行分析评价。考虑床面形态与水流条件的互相适应,提出新的平衡状态下沙纹长度、高度及波陡计算公式;引入临界Shields参数判别函数来考虑底床泥沙运动状态对沙纹形态的影响;通过理论推导得到波浪摩阻系数计算公式,并利用沙纹形态计算公式改进粗糙高度的计算方法。结果表明,提出的沙纹形态计算公式能够较好地刻画不同底沙运动状态下沙纹床面几何特征,临界Shields参数对于沙纹形态的计算具有重要影响;新得到的沙纹长度和高度公式可以有效地应用于波浪摩阻系数计算。     

螃蟹碛滩碍航特性及卵石沙波形态分析

根据螃蟹碛滩多年实测地形、水文资料和历年整治方案,分析螃蟹碛滩碍航特性及卵石沙波形态特征。分析表明:经过两次整治方案后,航道条件得到改善,但仍然存在水深较浅、卵石淤积的现象。螃蟹碛沙波运动剧烈且不规则,床面形态为沙垄。螃蟹碛卵石沙波使主河槽3.5m水深线多处平面形态突变,通航水流条件较差;螃蟹碛卵石沙波波峰波谷交替出现,变化不规则,波峰位置处的航槽水深很难达到3.5m,影响通航尺度。     

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。     

长江中下游水下微地貌形态的区域划分

用旁侧声纳、浅底层剖面仪,多普勒流速仪(ADP),对长江中下游(武汉到河口段)河床进行了走航式的勘测工作,获得了底床沙波形态的空间分布数据。根据波高参数可将底床沙波分成四类(I、II、III、IV),并剖析了与水面坡降-过水面积的关系。据沙波分布特征,并结合100个断面沉积物采集数据,以及水文实测,可将河床分为5段(A、B、C、D、E段)。     

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。     

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。     

水下沙波分布区安全航行水深的计算方法

在回顾航道底床顺平情况下安全航行水深的计算方法以及沙质和淤泥质底质分布区安全航行水深的确定方法基础上,探讨沙波分布区安全航行水深的计算方法,为航行安全和航道的治理工程提供理论依据.     

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.     

波、流共存时的床面剪切力

利用边界层理论 ,导出了波、流共存时的床面剪切力 ,得出综合摩阻系数、综合速度和综合摩阻速度计算公式     

北江清远至河口段推移质选沙研究

采用理论分析、变坡水槽试验与实体模型试验相结合的研究方法,针对北江清远至河口河段推移质泥沙特性及运动特性,作了泥沙起动及输移的水槽试验。根据起动试验结果,得出了反映颗粒的隐蔽和暴露作用的隐暴系数表达式;根据输移试验,并通过与其它公式进行比较,得到适应于该河段的推移质输沙率公式。同时,实体模型试验采取选沙方案后,试验成果与实际相符合。     

巴基斯坦瓜达尔港波浪输沙研究

通过资料分析、现场勘察和数学模型 ,对瓜达尔港的波浪及波浪输沙问题进行了研究。结合连岛沙坝地形对波浪沿岸输沙进行计算分析 ;运用数学模型对不同工程方案的波浪场进行计算 ,并结合底质取样结果估算波浪引起的底质输沙量。研究成果已应用于该港的设计建设。     

桃源枢纽坝下汇流区推移质运动特性试验研究

为分析桃源枢纽坝下汇流区推移质运动特性,采用整体定床物理模型开展了定床水流和定床输沙试验,观测各级流量下水流要素和输沙带分布。对比分析发现,随来流汇流比的不同,汇流区水动力条件复杂多变,但汇流区泥沙淤积体范围总是与主流带分布密切相关。推移质泥沙沿主流带输移,泥沙淤积体多见于输沙带边线处、流线转折较大处以及河床局部背水面下凹处。中枯水期因下泄水流流速较大,且沿程流速迅速降低,坝下推移质泥沙为短距离泥沙输移;洪水期因河段流速整体较大,为长距离泥沙输移。     

河床变形计算方法的若干改进

根据泥沙交换原理 ,对河床变形计算方法进行了若干改进。改进的内容包括 :冲刷条件下悬移质扩散方程的修正 ;非均匀沙水流挟沙能力的确定 ;推移质有效输沙率的确定以及时间和空间计算步长的确定原则等。     

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。     

推移质泥沙输移研究回顾与展望*

阐述推移质运动的特点,讨论推移质运动在河床变形、沙波、弯道演变等方面的作用以及对工程的影响.此外,分别从3个时期论述国内外推移质榆移研究在理论分析、试验研究与河流原型观测两方面的发展历程及最新进展,并对不同理论的依据、研究方法及试验观测技术进行对比分析,并提出建议;认为研究视角的拓宽、研究方法及观测仪器的改进是深化推移质输移研究必须考虑的问题.     

推移质输沙对航道淤积的影响分析

依据泥沙特性试验,建立了推移质输沙率计算公式,并在小清河海区进行了应用,由此分析了推移质输沙对航道淤积的影响.     

粉沙质海岸泥沙运动推悬比的确定

提出了海岸泥沙运动中均匀沙和非均匀沙输沙率推悬比和航道淤积推悬比的计算方法。计算数值显示 ,粉沙质海岸上必须同时考虑推移质和悬移质。计算结果与水槽试验结果很接近     

清水冲刷推移质输沙规律研究

根据恒定单一流量和恒定分级流量的清水冲刷水槽试验资料,采用相关分析方法对清水冲刷推移质输沙规律进行了分析研究.获得了有关变量的关系式,可用于预报推移质输沙率和输沙量在时间上和空间上的变化,也可用于预报推移质冲刷剖面在时间上的变化,计算结果与实测吻合良好.通过阶梯流量与恒定流量输沙规律的对比研究,分析认为推移质冲刷平衡剖...