墩柱周圍局部沖刷現(xiàn)象一直以來都是研究墩柱失穩(wěn)因素的重要課題,國內(nèi)外學(xué)者對圓柱繞流結(jié)構(gòu)和局部沖刷特征作了大量研究并取得了豐碩的研究成果,但對其他結(jié)構(gòu)型式如方柱、矩形柱局部沖刷問題的關(guān)注相對較少,尤其是近年來水利工程中廣泛應(yīng)用的圓端形柱、開孔型柱和變截面復(fù)合型柱等新型橋墩的研究更為缺乏。本文基于FLOW-3D軟件中的LES紊流模型和泥沙沖刷模塊,建立水流作用下墩柱局部沖刷三維數(shù)值模擬模型,研究了水流作用下墩柱局部沖刷坑的形態(tài)變化特征和沖刷深度歷時(shí)變化過程,研究可進(jìn)一步豐富現(xiàn)有的墩柱沖刷研究成果,為今后水工建筑物的設(shè)計(jì)施工提供一定參考,具有非常重要的實(shí)際意義。首先,建立水流作用下方柱、矩形柱、圓端形柱、圓端開孔型柱局部沖刷三維數(shù)值模型。基于數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果,研究不同結(jié)構(gòu)型式的墩柱局部沖刷坑形態(tài)變化特征,得到各型式墩柱局部沖刷坑形態(tài)在XY平面、縱向?qū)ΨQ面、橫向剖面上隨時(shí)間變化規(guī)律及模型計(jì)算結(jié)束時(shí)不同型式墩柱局部沖刷坑三維形態(tài);通過對比分析墩柱沖刷深度歷時(shí)變化曲線,得到不同結(jié)構(gòu)型式墩柱在迎水側(cè)、背水側(cè)沖刷深度和最大沖刷深度歷時(shí)變化特征的差異性;通過對比分析復(fù)合圓型柱與等截面圓柱、復(fù)合圓端型柱與等... 

【文章來源】：長沙理工大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１圓柱繞流結(jié)構(gòu)示意圖［４］??９

又稱為控制體積法（ＦＶＭ），其網(wǎng)格劃分方法和當(dāng)尺寸的單元或控制體，它的基本思路更容易理解的優(yōu)點(diǎn)是對網(wǎng)格劃分精度要求不高，可以計(jì)算粗計(jì)算效率，也正因?yàn)樗倪@些優(yōu)點(diǎn)，近年來這種計(jì)值計(jì)算領(lǐng)域，受到許多的商業(yè)ＣＦＤ軟件的青睞。??是先把數(shù)值計(jì)算區(qū)域細(xì)分為固定的正交網(wǎng)格，用域，用網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上函數(shù)值的差商代替控制方程中限未知數(shù)的新的差分方程組，求解出來的這個(gè)方限差分法發(fā)展的比較早，經(jīng)過長期的發(fā)展己經(jīng)非法。??－３Ｄ軟件選用有限差分法對控制方程進(jìn)行數(shù)值求解連續(xù)的計(jì)算域劃分為一系列規(guī)則的正交網(wǎng)格對偏整個(gè)過程通過泰勒級數(shù)展開得到。有限差分法示意１?２?３??

１２Ｄ以外流動(dòng)基本不受墩柱影響），總長度共５Ｄ＋１３Ｄ即１８０ｃｍ；寬度方向８Ｄ為８０ｃｍ，??圓柱位于橫向計(jì)算域的中心，髙度方向上共Ｈ＋Ｂ即７０ｃｍ，圓柱高度與模型深度相同。??總體計(jì)算域見圖２．２和圖２．３。??因?yàn)椋疲蹋希祝常乃俣冗吔鐥l件只可以提供沿某一軸向的垂向大小相等的流速，而在??實(shí)際的水流運(yùn)動(dòng)過程中，水流受到底部床面的粘性剪切作用，一段時(shí)間之后，會迅速形??成邊界層，邊界層充分發(fā)展后的紊流流速分布達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，因此水流在深度方向的流??速并非均勻分布，而是近似于對數(shù)分布形式。水流流速發(fā)展達(dá)到穩(wěn)定之間的這段區(qū)域稱??１７??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]有限水深中圓柱型橋墩繞流的模型實(shí)驗(yàn)研究[D]. 張新潤.大連理工大學(xué) 2012
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[7]單圓柱橋墩繞流紊動(dòng)特性試驗(yàn)研究[D]. 韓敏.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2010
[8]雙排圓柱橋墩繞流脈動(dòng)特性試驗(yàn)研究[D]. 張顯輝.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2010
[9]橋墩局部沖刷模擬試驗(yàn)研究[D]. 趙凱.南京水利科學(xué)研究院 2009
[10]近壁方柱繞流湍流場非定常特性的PIV實(shí)驗(yàn)研究[D]. 萬津津.上海交通大學(xué) 2009



本文編號：3316247