大水位变幅水库回水变动区码头通航水流条件研究

针对大水位变幅影响下的水库变动回水区码头前沿通航水流条件问题,以在建的白鹤滩水电站坝址下游白石滩翻坝码头为例,通过二维水动力数值模拟研究方法,对大水位变幅水位进行分级,开展白石滩翻坝码头通航水流条件的影响研究,得出码头最高通航流量与分级水位呈线性的关系：码头前沿水位越高通航水流条件越好,当码头河段水位≥585 m时,在各级流量下码头前沿通航水域水流条件均满足船舶安全停靠和通航的要求,说明码头按照建成后在较高水位期间运行的设计方案是可行的。     

引江济淮工程派河口船闸通航水流条件及改善措施

派河口船闸是引江济淮派河口枢纽重要组成部分,位于派河入巢湖口门段,建设条件复杂。综合已有工程、河道边界和相关规划,提出了复线船闸平面布置初拟方案。采用定床河工模型试验的技术手段对船闸下游引航道与口门区通航水流条件开展了详尽研究,探明了节制闸泄洪时下游通航水域纵向和横向表面流速、流态特征,分析了通航水流条件不满足规范要求的原因,指出可通过岸线平顺、新开泄洪分流通道和控制临界安全泄洪流量等措施进行改善。优化后的方案可满足设计要求,为工程设计和今后运行管理提供技术支撑。     

感潮河段支流口门枢纽局部流态优化试验研究*

感潮河段支流口门受潮汐作用影响,在落潮高强度引水时,由于枢纽建筑物局部断面突变,产生多种不良流态,严重影响闸门过流能力。以新孟河界牌枢纽为例,开展局部水流条件物理模型优化试验,提出不同隔流墙长度和不同导流墩形式的整治措施方案。结果表明,延长隔流墙仅使遮闭区回流位置提前,回流长度有所增加,对入闸流态无明显效果;导流墩平行布置可使各墩所处流带不重叠且较好衔接,整流效果较好,同时内侧左边墩延长10 m方案的流速分布更加均匀。     

透水性碎石丁坝绕流及块体受力的数值模拟

碎石丁坝常用于河道的水流调控,其水动力学特征是评估工程效应的重要依据。流固耦合数值模型可有效地用于模拟相关的水动力学过程,描述其力学特征。建立了带自由表面多孔介质水流模型和离散单元法相耦合的CFD-DEM数值模型,并依据试验数据对模型进行有效性及模拟精度的验证。利用该数值模型开展碎石丁坝绕流的数值模拟,研究结构透水性对局部流动和碎石体受力的影响。研究结果表明：1）随着丁坝透水性的增强,尾流区沿流向延长。2）不同坝体透水性条件下的主流区及尾流区的速度分布有明显的差异,但尾流区内的剪切流速的分布具有一定的相似性。3）丁坝结构受力分析显示,随着坝体透水性的增强,块体受力区域由坝头向坝身蔓延、受力区面积逐渐增大。     

路堤块石自然对流特性的室内试验研究

通过室内试验,对青藏铁路路堤块石自然对流过程中风速场和温度场特性及其变化规律进行研究。结果表明:在初始控温一段时间后,风速场趋于稳定,对流涡包由无序状态逐渐发展为单胞状态;降温过程中,块石层内温度场的变化较规律,尽管对流涡包形状和大小稍有变化,但一直处于单胞状态,对流中心位于块石层中部;尽管温度场变化会引起风速场变化,但当温差达到一定值后,虽继续增大,最大风速基本不再变化,且仍位于块石层中部;自然调温过程中,由于产生热交换,块石层内温度场发生较大变化,块石层内整体温度升高,且温度场变化较混乱,风速场极不稳定,对流涡包由较为规则的单胞状态,逐渐进入无序状态。     

水流作用下悬浮隧道耦合动力数值模拟分析

安装在深水区的悬浮隧道在水流作用下会产生交替脱落的漩涡,从而使得悬浮隧道受到周期性的力,进一步导致悬浮隧道产生涡激振动。当涡脱落频率与悬浮隧道固有频率相接近时会发生"锁定"现象,进而导致悬浮隧道发生振幅较大的运动,类似于结构的共振状态。文章利用有限元数值方法求解不可压缩粘性流体雷诺平均Navier-Stokes方程,并结合任意拉格朗日-欧拉(ALE)动网格方法,对不同雷诺数下(Re=1 000～100 000)悬浮隧道的涡激振动问题进行了数值模拟研究。计算中悬浮隧道受到弹簧和阻尼的约束,并允许其仅发生横流向的运动,研究了不同结构自振频率下悬浮隧道的受力和运动情况以及不同浮重比情况下悬浮隧道的受力和运动的结果。结果表明,在计算的各雷诺数下,悬浮隧道发生"锁定"的频率基本一致,但是悬浮隧道不同浮重比对"锁定"区间存在影响作用。     

淹没齿坝三维水沙动力特性数值模拟研究

本文利用FLOW-3D,通过建立三维水沙数值模型研究淹没齿坝的水沙特性。数学模型水动力特性通过物理试验实测数据进行验证,验证结果良好。通过对比分析齿形丁坝与梯形丁坝的坝头流速、湍流能分布及河床冲淤变化,说明坝头斜坡的存在具有平顺水流作用与减小冲刷的作用。     

基于北京土城沟及小月河降雨资料思考

为使水流调配工作更合理，以祁家豁子站和学清站2016-2020年汛期降雨资料为基础，用统计学方法进行整理分析。分析得出两站汛期总雨量基本持平，降雨空间分布相差大，暴雨雨量占比大，降雨存在集中性特点。针对典型降雨进行数据比对，得出“7.20”降雨历时更长，总雨量持平，降水强度相对平缓。在未来工作中，为减少暴雨对社会造成的危害，需要提前降低水位、削减河道水位峰值，并根据雨水情预报及时主动调控闸门。     

流线型钢箱梁涡激振动机理与气动控制措施

以某主跨390 m的独塔流线型钢箱梁斜拉桥为工程依托，采用风洞试验与计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）相结合的方法对流线型钢箱梁涡激振动机理与气动控制措施进行研究。首先，采用几何缩尺比为1∶30的主梁节段模型进行主梁涡振性能与气动控制措施优化研究；其次，采用CFD方法对主梁涡振响应进行流固耦合计算，将Newmark-β算法嵌入ANSYS Fluent用户自定义函数（User Defined Functions，UDFs）实现主梁结构振动响应求解，同时结合动网格技术实现主梁断面流固耦合分析；并根据判断条件来检索箱梁壁面上的网格单元，以获得主梁断面振动过程中的表面压力，然后结合主梁结构振动响应、表面压力以及流场特征等对主梁涡激振动机理进行分析。结果表明：该桥主梁原设计方案存在涡激共振现象，将梁底检修车轨道内移120 cm可有效抑制主梁涡振响应；主梁涡激振动响应的数值模拟结果与风洞试验结果吻合较好；检修车轨道内移120 cm后主要改变了箱梁下表面平均压力系数分布特性，且箱梁表面各测点脉动压力卓越频率不一致，有效减小了主梁涡激振动响应；流线型箱梁靠近迎风侧的“被动区域”对结构涡振响应贡献较小，背风侧“驱动区域”发生周期性旋涡脱落是影响流线型箱梁涡振的主要因素。     

国内外规范关于水流作用下护底块石稳定质量计算方法对比

关于水流作用下护底块石的稳定质量计算，国内外均开展了大量研究，并总结提出多种计算理论，各国规范也给出不同的计算方法。因研究条件和背景有所不同，采用各种计算方法往往得到不同的计算结果，给设计人员带来较多不便。针对上述问题，梳理国内外常用规范中给出的计算方法，并结合工程案例进行对比分析，总结不同方法之间的差异以及适用条件。结果表明，水深是影响护底块石质量的敏感因素，计算方法选取时应重点考虑该因素；美国规范考虑的影响因素较为全面，具有较好的适用性；但在强紊动的水流条件下，建议对照国际通用手册中的Pilarczyk法和Escarameia & May法综合评估确定块石质量。