基于桥区水流数值模拟的桥墩对通航影响分析

建桥后桥墩会干扰桥区水流的流动,进而对桥区通航产生不利影响。为了保证桥区通航安全,有必要了解建桥前后桥区水流的变化情况。数值模拟方法是桥梁设计阶段分析建桥前后桥区水流变化及其对通航影响的一种有效方法。以长江河口地区为例,通过桥区水流数值模拟分析建桥对通航的影响。首先建立了长江河口段的江阴至青龙港(北支)、杨林(南支)河段的二维有限元水动力数学模型,并用实测的潮位和流速资料对模型进行了验证;随后以苏通大桥为例建立桥墩模型进行数值模拟,从建桥前后流速和流向的变化两方面分析了建桥对通航的影响,并计算了通航影响宽度。算例结果表明所采用的数值模拟方法及其软件具有工程实用性,可用于分析建桥对通航的影响。     

桥梁建设对河道通航水流条件影响的数值模拟

通过一维与二维潮流数学模型相结合,模拟计算跨河桥梁建成后,工程河道水流变化情况及对通航的影响。     

赣江尾闾南支枢纽通航水流条件数值模拟研究*

拦河枢纽的施工和运营将显著改变河道的水流条件,对通航产生潜在的影响,因此有必要对枢纽工程不同时期的通航水流条件进行研究和评价。以赣江南支枢纽工程河段为研究对象,建立南支河段二维水动力数值模型,模拟施工期和运营期的河道水动力过程,分析枢纽工程对航道通航水流条件的影响。结果表明：各时期航道内流态相对平顺,不会对通航产生不利影响,在大部分流量工况下水流条件均满足通航要求;仅在施工一期10 a一遇工况下,临时航道有部分区域流速超过赣江航道通航流速控制指标（2.00 m/s）,长度约为2 000 m,流速最大值为2.54 m/s;在施工二期、运营期,河段航道内水流条件均满足通航要求。研究结果可为赣江南支枢纽通航安全和运行调度提供参考。     

曹娥江清风船闸引航道通航水流条件*

清风枢纽位于曹娥江干流中游段,为满足上游水运需求,需改建现状枢纽,并新建船闸一座。枢纽泄洪闸泄水方向斜交新建船闸下游引航道,使船闸下游水流条件较复杂,通航条件相对较差。为保证船闸下游引航道正常通航,建立曹娥江中游段平面二维数学模型并开展计算,通过布设不同导流墙研究其对通航水流条件的改善效果。结果表明：1）平行于引航道的导流墙可以更好地改善航道内水流条件,改善效果70%~90%。2）延长导流墙长度可进一步改善引航道通航水流条件,改善效果可达100%。3）导流墩对纵向流速的改善效果优于横向流速,纵向流速的改善效果为100%,而横向流速的改善效果小于2%。     

引江济淮五老堰跌水工程汇流口通航水流条件及改善措施*

基于VOF法的RNG k-ε双方程紊流数学模型,对引江济淮工程五老堰跌水工程水力特性及下游通航水流流态进行三维数值模拟,研究汇流口通航区域横向流速及流态特征,分析原设计方案汇流口通航水流条件不满足规范要求的原因,并通过跌水工程后退、减小汇流角度和优化翼墙与干渠连接弧度等措施对原设计方案进行调整优化。结果表明,优化后的工程方案汇流口区域横向流速与回流流速均满足设计要求,5和20 a一遇通航工况最大回流流速分别为0.10和0.16 m/s,最大横向流速分别为0.13和0.27 m/s,可作为推荐方案。     

钱塘江上游游埠航电枢纽通航水流条件数值模拟*

为了进一步优化游埠航电枢纽上下游通航水流条件,建立了适合该区域的二维水流数学模型,对衢江游埠航电枢纽上下游通航水流条件进行了计算分析。上游桥区选择合适的通航孔和航道,尽量提高通航净宽;对下游连续弯道,优化了航道的布置,改善了通航水流条件,以保障船舶航行安全。     

微山二线船闸通航水流条件数学模型

微山湖二线船闸工程是为了解决微山湖通航现有船闸的瓶颈问题 ,利用水流二维模型研究了设计方案的通航水流条件 ,同时进行了水文参数不同重现期的数值推算、工程对泄洪可能产生的影响、调水对通航影响的研究     

丰城市剑邑大桥桥位通航水流条件二维数学模型研究

利用拟和平面二维水流数学模型,分析研究丰城剑邑大桥各个桥位通航水流条件,对各个方案进行了论证,依据有关规范,提出了一些合理化建议。     

平陆运河老村河支流入汇段通航水流条件优化*

支流入汇会导致主流局部出现横向流速及明显的水位波动,进而对运河安全通航产生不利影响。天然条件下,老村河汇入口的局部区域横向流速超过相关通航标准的要求,严重影响航道航行安全,因此需要对超标河段进行优化整治。针对汛期泄洪支流对运河通航水流条件的影响,采用重整化群（RNG）k-ε紊流模型开展三维精细数值模拟,对不同洪水流量组合下汇流区的通航条件进行研究。结果表明,原设计方案扩宽流速超标河段后,虽然能有效改善汇流区水流条件,但部分区域横向流速仍然超标。优化方案同时采用下移衔接段、设置导水挡墙和扩宽河道等措施,采用优化方案后,汇流区整体通航条件效果良好,水流、水位条件均能满足船舶安全通航要求。     

丁坝绕流问题的紊流数学模型

本文应用水深平均k-e紊流模型,采用SIMPLEC计算方法,成功地模拟了丁坝绕流问题,并与相应的试验资料作了比较,计算结果表明该方法适用于模拟有回流存在的复杂水流。同时还探讨了模型中主要参数对回流长度的影响,并对其灵敏度作了分析计算,对参数作了修正,使计算所得的回流长度与实测值更吻合。     

九圩港铁路桥对通航与引排水影响的数值计算与分析

采用二维水动力数值模拟,计算桥梁修建前后的水流条件的变化,分析其对九圩港河道通航和引、排水的影响。计算结果表明：桥梁建设没有恶化通航水流条件,并满足通航净高要求,但在水位较低时无法满足通航净宽要求;桥梁建设引起的近岸流速的增大可能对近岸产生不利冲刷。采取疏浚清淤平顺岸线的改善措施以及护岸加固可以减小桥梁建设可能引起的不利风险。     

贵港船闸灌、泄水非恒定流对通航水流条件影响的数值模拟研究

拟在贵港航运枢纽右侧增设二线船闸,但双线船闸灌泄水时引航道内非恒定流态水流十分复杂。采用体积控制法建立平面二维水动力数学模型,对贵港引航道内通航条件进行评价。对多个工况进行计算比较,结果表明双线船闸同时运行时最为不利,此时上下游引航道内最小水深均满足要求,但流速过大,对船舶系靠安全有一定影响。由计算结果可知,将泄水时间相对错开,可减小最大纵向流速。     

韩庄双线船闸通航水流条件改善措施

韩庄拟建复线船闸和一线船闸共用引航道,船闸灌、泄水过程中下游引航道中产生非恒定流,上游韩庄节制闸、老运河节制闸泄洪期间韩庄船闸下游水流流态更加复杂。采用国际上通用的MIKE21水动力模型,研究了泄洪期间韩庄船闸下游引航道、靠船墩、口门区的纵向流速、横向流速及回流分布情况,并按照《船闸总体设计规范》相关要求,针对泄洪期引航道的水力学问题,提出了改善水流的有效工程措施。     

基于STAR-CCM+的潜艇周围复杂流场数值模拟

为研究潜艇周围复杂的流场分布,本文基于STAR-CCM+软件平台,结合SST k-?模型,通过求解Navier-Stokes方程,分别对均匀来流以及非均匀来流这两种来流方式下潜艇做直航运动以及斜航运动这四种工况下的周围流场进行数值模拟.首先计算了均匀来流下潜艇做直航运动时不同航速下的阻力以及表面不同位置处压力系数及摩擦阻力系数分布,与实验结果符合良好.接下来对四种工况下潜艇周围流场中的漩涡分布,尤其对位于指挥台围壳与尾翼这些附体附近区域的漩涡分布进行了分析,同时还计算了非均匀来流情况不同速度分布形式下潜艇的受力以及力矩,为潜艇平台回收AUV时路线选择提供参考.     

微弯分汊河段枢纽增建鱼道水流条件数值模型试验

大源渡航电枢纽拟增建鱼道,受枢纽总平面布置条件限制,鱼道进口如果布置在电站尾水,则施工难度和投资均较大,存在严重安全隐患。为既确保安全、节省投资,又满足过鱼要求,采用SMS-RMA2模型建立了平面二维水动力数学模型,模拟得出枢纽坝轴线下游一定范围内多种不同工况下的流场图,为在坝址所处微弯分汊河段找到合适的鱼道进口位置提供了可靠的参考依据。为提高过鱼效果,建议在鱼道进口上游侧设置导鱼电栅等拦鱼系统和喷淋水声、灯光等诱鱼系统,帮助鱼类及早发现鱼道入口。     

右江鱼梁枢纽施工期通航水流条件改善措施

枢纽施工期的通航问题是施工总体战略布置、总工期和总造价的关键性课题,它影响着施工布置、工程量及工期安排。右江鱼梁枢纽利用缩窄的河床通航来解决一期施工期的通航问题,文中采用物理模型试验和自航遥控船模试验相结合的研究方法,分析了右江鱼梁枢纽一期工程施工期设计方案的通航水流条件,对设计方案下影响通航水流条件的各个因素进行总结,提出了一些改善水流条件的工程措施,基本解决了一期工程施工期的通航问题。     

基于DES方法的三维圆柱受迫振动数值模拟

基于OpenFOAM平台对雷诺数3900下的三维固定圆柱绕流和雷诺数30000下的三维圆柱受迫振动进行数值模拟,对湍流的模拟采用SA-DDES离散涡模型.针对三维圆柱绕流问题,采用PISO算法耦合求解速度-压力场,对圆柱绕流的基础参数如St数、平均阻力系数和平均升力系数等与试验进行了比较,结果吻合良好.针对三维圆柱受迫振动问题,采用PIMPLE算法耦合求解速度-压力场,对不同频率下振幅比为0.3的阻力系数、尾涡形态进行了计算,阻力平均系数与实验值相比吻合较好.     

向家坝枢纽非恒定泄流对落锅滩河段航道通航条件的影响

电站日调节非恒定流对下游河道的影响是向家坝工程在运行时需要考虑的主要问题。通过长河段二维非恒定数学模型计算分析向家坝日调节非恒定流对落锅滩河段航道通航水流条件的影响,选取两种典型日调节工况和泄洪工况分析河段内水位、流量、流速等水力因素变化特性。结果表明,两种典型日调节工况下非恒定流传播至落锅滩水位变幅在1. 26～1. 46 m,泄洪工况下水位最大日变幅在2. 05～2. 96 m,非恒定流对河段产生了一定影响,根据目前通航标准来看,4种工况下河段内水力指标均能够达到通航水力指标。建议对坝下非恒定流特征及其对航道、港口码头的影响情况进行原型观测,积累实践经验,为进一步优化电站调度方案和下游航道维护等方面提供依据。     

下水式升船机船厢入水过程三维数值模拟技术*

船厢出入水过程产生的附加水动力荷载是下水式升船机发展需要解决的一个突出问题。采用VOF模型和κ-ε湍流模型,结合动网格技术建立三维数学模型,对下水式升船机船厢入水过程的水动力学特性进行模拟。研究表明：该模型具有较好的精确性和稳定性,可以用于模拟船厢入水后船池内部产生的复杂水流运动。应用该模型分析构皮滩第三级垂直升船机船厢不同入水速度下船池内部水流波动特性以及流场分布特征,计算结果与物理模型试验结果吻合较好。