水下淹没建筑物局部流场及河床冲刷坑数值模拟.pdf

中文摘要作为对桥墩局部冲刷研究工作的一个中间过程,本文采用二维沿水宽平均的深度的泥沙不能为现有的水动力条件所起动:如果蛳喾矗玫愕哪嗌辰ū的流场,给出淹没建筑物下游局部漩涡范围、局部冲刷范围及根据各点剪应力对比判断的最大冲深部位。结果表明:计算得出的结论合乎规律;当淹没建筑物压主因;随着压缩比逐渐增大,建筑物下游漩涡区也增大,由一个涡变化为两个涡,另外,本文提出了使用有限容积法和直角坐标系下四边形网格来处理活动边界的预网格剖分边界拟合方法,使用此法对淹没建筑物以%比例压缩河道时建筑物下游漩涡区内河床的冲刷坑进行了数值模拟,能够获得符合率较高的冲刷平衡曲线,对流场分析显示:计算结果合乎自然规律,说明使用此法对冲利平衡曲线这样的不确定性边界进行预估是完全可行的。盛窑煎盘堂±僮七一ǚ匠棠P投院恿髦醒兔唤ㄖ锔浇牧鞒∫约跋掠蔚某逅⒖咏辛耸的拟。本文判定冲刷采用的泥沙起动判据为:对比水流在底床的剪应力。与相同条件下曲线对应的泥沙临界起动拖曳力气,如果磓表明该网格点所在起动、搬运。采用此判据,本文计算了平底河床上淹没建筑物对河道断面压缩比例不同时缩河道比例小于%时,在建筑物下游形成一个小范围的漩涡,不是河床冲刷的转交为河床冲刷的主要原因。关键词:七一ǚ匠棠P停籗撸谎兔唤ㄖ铮换疃呓纾怀逅⑵胶馇分类号:;亟
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致谢的理论研究工作给予了热情帮助,段海东、张彩然、赵晶石、冯德飞、何转丽等另外也感谢家人和朋友,他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学本论文的工作是在我的导师齐梅兰教授的悉心指导下完成的,齐梅兰教授非常严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响,·朱尔玉老师、谢楠老师、刘磊老师在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助,在此向诸位老师表示衷心的谢意。朱尔玉教授、张群锋教授、邵维文教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见,在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间,张永刚、杨德轩、高玉容等同学对我论文中同学在我编程计算过程给我提供了很多的方便,在此向他们表达我的感激之情。劳尔平于北京交通大学业。..【
髀桥墩局部冲刷研究的发展前言桥下河床的冲刷计算,是确定桥梁孔径及墩台基础埋深的重要因素盝。公路、铁路上跨越河流修建桥渡建筑物时,由于我们水文资料掌握不够、冲刷设计不切实际,或桥渡建筑物布置不当,遇到较大洪水往往引起水毁事故,不但修复工程要直接耗费国家大量财力,而且运输中断,使国民经济遭受更为严重的损失。在所有的桥渡水毁事故中,出现最多,情况最为严重的,首推冲刷造成的桥渡水害。年统计了哦稍馐芄次的水害中,基础埋深不足的就有次校其他各种导致水害的原因,如桥位选择不佳、设计流量偏小等,,,断道次数只占全路总断道次数的%,但中断行车贾卸闲谐底苁奔涞ァK栽耸湓斐傻乃鹗В对冻渌系原因。故而,桥渡冲刷和浅基桥安全渡汛,一直是困扰铁路运输的重要课题。在美国,年在宾夕法尼亚等州,洪水冲毁了座桥;年洪水冲毁纽约州肖赫礼河桥,四辆客车落入河中,死人【苦省S屑诖耍拦以耸安全局要求联邦公路总局和各州对跨河桥渡进行检查。截止年拢诓岬座跨河桥中,有攀且壮逅⑶牛褂座桥基础不明。自世纪年代以来,美国亦加强了对桥渡冲刷的调查研究。桥下河槽冲刷包括:河槽的天然演变冲刷、桥梁压缩河槽所引起的一般冲刷和桥渡周围的局部冲刷【俊G哦崭浇淖畲蟪逅⑸疃扔κ且话愠逅⒓熬植砍逅⒍之和。因此,正确地预测桥墩局部冲刷深度是桥梁设计的重要课题,半个世纪以来,很多国家的学者对桥墩局部冲刷做了大量的模型试验研究,获得了丰富的试验资料,并为桥墩设计预测桥墩冲刷深度提供了计算方法。桥墩附近水流结构十分复杂,国内外许多科技工作者力图从理论上建立描述物理现象的数学模型,目前尚有不少困难。因而人们将模型试验、天然实测资料、调查资料、因次分析及多变量相关分析等方法与理论研究相互结合相互补充,从不同途径获得桥墩局部冲刷计算方法。年,前苏联雅洛斯拉夫切夫根据墩前水流动能和冲走泥沙能量消耗相平衡的假定,建立桥墩冲刷深度公式。随着人们韭塞銮适太堂亟±焦监
率矾,咖很小,床面泥沙起动流速是两者的分界限。%.&马学%.丘马”厶%.砭”.【笠谎/一蟛当以≥马时当%.檬对桥墩绕流旋涡体系及床面泥沙运动引起局部冲刷过程的进一步认识,发现桥墩冲刷深度%在床面泥沙起动前,随流速黾雍芸欤浠蔰%,咖较大;在床面泥沙起动后,因冲刷坑内泥沙得到上游