河流中橋墩的存在,必然會引起局部過流面積的縮窄,造成上游河段局部范圍內(nèi)水位的抬高。而封凍期河道中形成的冰塞進一步改變了原有的水力特征,增加了河道的綜合糙率和封凍阻力,加大了河道上游產(chǎn)生壅水的可能性。目前考慮冰塞存在時橋墩壅水變化規(guī)律的研究工作較為匱乏,因此本次研究具有重要的現(xiàn)實意義。本文是基于橋墩壅水計算的基礎(chǔ)上,通過數(shù)值模擬方法研究了冰塞作用下橋墩上游壅水的變化規(guī)律,為冬期河道的防凌減災(zāi)以及橋梁的修建提供一定的技術(shù)支撐和理論依據(jù)。本次模擬主要是采用多相流VOF方法對自由液面進行追蹤處理,并使用Tecplot和Origin后處理軟件對計算結(jié)果進行分析研究。另外,本文利用Fluent動網(wǎng)格技術(shù),通過UDF編寫實現(xiàn)了冰塞的浮動。結(jié)果表明：進口流速與冰塞厚度對橋墩壅水的影響都很顯著。冰塞厚度相同時,壅水高度隨進口流速的增加而增大；進口流速相同時,壅水高度隨冰塞厚度的增加而增大；模型計算值較規(guī)范公式（或經(jīng)驗公式）的計算值偏小,保持冰塞厚度不變,在進口流速較小時,模型計算值與規(guī)范公式計算值較為接近,隨著進口流速的增大,兩者之間的偏差也逐漸增大,但總體呈現(xiàn)的變化規(guī)律是一致的。同樣,保持進口流速相同... 

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

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摘要
ABSTRACT
致謝
目錄
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第一章 緒論
    1.1 冰塞作用下橋墩壅水性能的研究背景及意義
        1.1.1 橋墩壅水的研究背景及意義
        1.1.2 冰塞作用下橋墩壅水的研究背景及意義
    1.2 冰塞作用下橋墩壅水性能的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 原型觀測
        1.2.2 試驗研究
        1.2.3 數(shù)值模擬
    1.3 課題的來源、目的、主要內(nèi)容及擬解決的問題
    1.4 本文的主要工作和創(chuàng)新點
第二章 冰塞與橋墩壅水的計算方法選擇
    2.1 橋墩壅水的研究方法
        2.1.1 經(jīng)驗公式法
        2.1.2 水工模型試驗
        2.1.3 理論分析與數(shù)值計算
    2.2 冰塞壅水的計算方法
        2.2.1 水力學(xué)計算法
        2.2.2 經(jīng)驗關(guān)系法
        2.2.3 原型觀測和試驗方法
        2.2.4 理論分析與數(shù)值模擬方法
    2.3 冰塞與橋墩壅水計算方法的比較
    2.4 冰塞與橋墩壅水計算方法的選擇
第三章 三維水流數(shù)值模擬基礎(chǔ)及FLUENT基本理論
    3.1 流體的控制方程和數(shù)值解法
        3.1.1 三維流體的流動方程
        3.1.2 流體的控制方程
    3.2 湍流模型
    3.3 多相流的研究和處理方法
        3.3.1 擴散模型法
        3.3.2 有限體積法
        3.3.3 平均法
    3.4 多相流的理論模型
        3.4.1 模型的控制方程
        3.4.2 數(shù)值求解方法
        3.4.3 多相流模型
    3.5 FLUENT基本理論及應(yīng)用介紹
        3.5.1 邊界條件
        3.5.2 初始條件
        3.5.3 UDF與邊界條件
第四章 冰塞影響下橋墩壅水的三維數(shù)值模擬
    4.1 模型概述
    4.2 不同條件下沿程水面線的模擬結(jié)果分析
        4.2.1 無冰塞作用時上游最大壅水高度的分析
        4.2.2 冰塞作用下上游最大壅水高度的分析
    4.3 不同條件下橋墩附近流場的分析
        4.3.1 無冰塞條件下橋墩附近流場的分析
        4.3.2 有冰塞與無冰塞條件下橋墩附近流場的對比分析
        4.3.3 冰塞厚度一定時不同進口流速對橋墩附近流場的影響
    4.4 各因素對上游壅水高度影響規(guī)律的擬合
    4.5 冰塞動網(wǎng)格技術(shù)
        4.5.1 流固耦合問題概述
        4.5.2 冰塞UDF控制
        4.5.3 冰塞表面力的計算
        4.5.4 結(jié)構(gòu)響應(yīng)
        4.5.5 網(wǎng)格更新
        4.5.6 動網(wǎng)格計算結(jié)果
    4.6 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3684451