规则波作用下方形排柱附近水流特性数值模拟

为研究规则波作用下方形排柱附近流动特性,基于计算流体力学软件FLOW-3D,运用质量源造波方法,离散RNG k-ε方程控制下的雷诺时均Navier-Stokes方程建立无反射三维数值波浪水槽.与物理模型试验结果对比,建立的数值模型性能良好.运用数值计算结果,分析排柱周围自由表面三维运动特征和方形排柱周围速度场与涡量场分...     

岷江—横江洪水顶托对向家坝水电站通航影响研究

通航为向家坝水电站功能之一。为发挥电站通航效益,明确电站适宜通航水流条件,前期通过实船试航试验初步确定电站最大通航流量不超8 500 m³/s,且最大泄洪流量不超2 200 m³/s双控标准。然而,在近年船舶通航实际调度中发现,向家坝水电站通航水流条件除受下泄流量影响以外,还受下游岷江、横江洪水顶托作用影响。通过建立向家坝—泸州一维非恒定流模型,模拟当汛期向家坝水电站依次按4 000 m³/s至8 000 m³/s各级流量恒定出库时,分别遭遇岷江、横江5～100 a一遇不同典型年洪水顶托后,向家坝水文站水位日变幅、小时变幅情况。得出当遭遇岷江50 a一遇、横江100 a一遇洪水顶托时,向家坝水文站最大水位小时变幅分别达0.55、1.19 m/h,最大水位日变幅分别达7.59、6.87 m/d;且仅当遭遇岷江、横江5～10 a一遇部分工况洪水顶托时,向家坝水文站水位满足小时变幅不超过1 m/h、日变幅不超过3 m/d双控要求,其余工况下水位变幅均超标准。研究成果可为后续向家坝水电站通航调度提供参考。     

潮汐河段主动式钩连体消能护滩效果现场观测分析

针对主动式钩连体消能护滩效果问题,对结构物抛设前后内部滩面高程变化、抛投试验区及周边水域流速变化及近底紊动强度、含沙量、底质颗粒级配变化进行了分析研究。对比分析表明,主动式钩连体的消能护滩效果较佳。得出如下结论:1)主动式钩连体减弱了抛投区内部水流强度且有整体阻水分流效果;2)抛投区域近底粗颗粒泥沙活动强度明显减弱,沉积环境向淤积方向转变;3)历经一次枯季水文过程、一次洪季水文过程后,抛投区内发生了全面淤积,平均淤高0.48 m。     

某汊道交汇海域港口平面布置

汊道交汇海域港口工程位置特殊,受两股涨潮流汇合与落潮流分流交汇、周边工程及工程自身填海等影响,工程区水域水流复杂,港口平面布置存在其特殊性。分析汊道交汇海域港口平面布置的主要影响因素,对码头前沿线走向、工程陆域填海进行多方案比选论证,并通过工程潮流整体数学模型试验及泥沙回淤分析研究验证方案的合理性,最终提出与汊道交汇海域建港条件相适应的港口平面布置方案。     

小溪滩枢纽下游导流堤布置及形式优化

针对小溪滩电站建成后枢纽调度、人工采砂等因素引起枢纽下游河道水沙特征、河道水位和流量发生改变的问题,结合引航道导流堤工程布置,进行变化地形条件下的枢纽下游通航水流条件分析与复核研究。采用数值模拟的方法,建立枢纽下游二维水动力数值模拟模型,对导流堤布置形式、尺寸参数等进行优化,通过多方案数值计算和成果对比分析,提出枢纽下游引航道导流堤建议布置方案,既满足变化地形条件下的通航水流条件要求,又降低了原设计方案对河道行洪能力的影响。     

拟建明月峡长江大桥桥区炸礁工程整治效果分析

明月峡长江大桥建成后,桥下左岸洪庙角礁石将影响该滩段航道尺度的进一步提高。为避免这一情况,针对其河势及滩情,考虑长江航运远期发展的需求,在原3. 7 m炸礁方案的基础上提出了加深炸除方案。采用平面二维数学模型对此方案进行论证研究,并用实测水面线和流速分布验证该模型,结果表明模型验证较好、可正确模拟该滩段实际水流运动。方案实施后,设计最低通航水位的断面平均流速及沿程流速变化均小于0. 01 ms;沿程比降没有明显变化,仅在炸礁区域上游水面略有下降,最大约0. 01 m;炸礁区流场改善明显,流向与航槽夹角显著减小,改善了船舶的航行条件。     

小流向角下的30万吨级油船水流力试验

现行的《港口工程荷载规范》没有体现出小流向角对船舶水流力的影响,而船舶水流力的变化与流向角及流速密切相关。为精细化研究小流向角及流速对系泊船舶的作用力影响规律,基于物理模型试验,研究流速为1. 0、1. 5、2. 0 m/s,流向角θ为0°～15°的条件时30万吨级油船的船舶水流力的变化规律。结果表明,纵向力和横向力均随着流速的增大而增大;当流向角θ为0°～15°时,纵向水流力与使用规范公式的计算结果吻合较好,横向水流力的试验结果约为计算值的2倍。     

非额定工况实船试验确定消滩水力指标的方法

消滩水力指标是急滩整治依据的一项标准,但采用实船试验确定时常常难以满足理想的额定条件。首先指出了实船试验确定消滩水力指标的3个理想额定条件,给出了额定载重,额定功率条件下确定消滩水力指标的简单方法。根据非额定工况和额定工况各自的受力平衡方程,导出了将非额定工况的实测对水航速转换为消滩水力指标对应航速的转换公式,并给出了兹万科夫阻力公式法、通用阻力公式法和修正通用阻力公式法等3个转换方法。依据澜沧江四级航道静水航速和上滩实船试验成果,演示了测点数据的取舍、推进系数的计算、坡流指标的拟合等过程,并对比了3个转换方法的计算成果,推荐了简便合理的转换公式。     

基于理想流的群围堰绕流解析理论

运用复变函数理论研究了理想液体平面势流的多圆柱绕流,导出了多圆柱绕流的解析解,并对其特殊解进行分析,得出当L/a>3时多圆柱间相互干扰消失;为防止围堰发生过大冲刷,应在距围堰0.75 a范围内防护;防止发生的围堰绕流对行船产生影响,避免轮船对围堰的撞击影响施工进度和质量,应在上游距桥址>0.5L处设置防撞栏;避免绕流流线变化过大,桥轴线方向与水流流速方向夹角一般应控制在α≤5.°     

基于混凝土塑性损伤模型的桥墩在快速水流作用下的损伤分析

为探究快速水流作用对桥梁水下结构的影响,基于混凝土塑性损伤模型,建立了某桥墩在水流压力作用下的有限元分析模型,系统分析了不同水流速度、水深条件下不同强度桥墩结构变形及损伤的发生、发展过程及特征。结果显示,快速水流作用下,桥墩根部迎水面的受拉区更容易发生损伤;考虑结构非线性后,桥墩的水位高度临界值在8m左右,水流速度的临界值在6m/s左右;超过临界值后桥墩的塑性损伤及墩顶位移发展急剧加快,在一定条件下会超过规范限值。计算结果还表明,对同一个桥墩而言,损伤发生时的预警流速仅为按照规范规定的墩顶位移限值确定的预警流速的0.6倍左右,故目前传统设计的桥梁存在一定的损伤隐患;而提高混凝土强度并不能显著提高预警流速,将混凝土强度从C25提高到C40,预警流速仅增加了10%。