【摘要】：高樁直立式碼頭以前多用于水位變化不大的海岸港和河口港,由于直立式碼頭裝卸效率高、其應(yīng)用范圍正在逐步擴(kuò)大,在水位差大且洪水期不長的內(nèi)河庫區(qū)也采用了高樁直立式碼頭。樁柱的存在改變了水流結(jié)構(gòu),當(dāng)流體繞圓柱流動時,柱體兩側(cè)的流速明顯增大,柱體兩側(cè)會產(chǎn)生兩列交替脫落的漩渦。當(dāng)流量變化的時候,圓形樁柱繞流情況變得復(fù)雜,柱體周圍湍流強度增大,壓力脈動和升阻力系數(shù)脈動增強,這些脈動導(dǎo)致柱體振動和材料疲勞,對柱體傷害增大,因此對于非恒定流條件下圓柱繞流數(shù)值模擬不僅具有重要的學(xué)術(shù)意義,而對高樁碼頭的工程參數(shù)確定、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和造價等方面也具有實際運用價值。本文研究成果如下:(1)單圓柱繞流,來流速度的脈動強度對柱體阻力系數(shù)有一定的影響,阻力系數(shù)的波動范圍隨著脈動強度的增大而增大。待流場穩(wěn)定之后,柱體上下兩側(cè)交替脫渦,形成一列排列整齊的渦街。非恒定流條件下柱體所受阻力變化范圍比恒定流條件下范圍大。(2)并列雙圓柱和三圓柱繞流,在恒定流和非恒流條件下對應(yīng)工況柱體所受的升阻力系數(shù)均值大致相等,但是非恒流條件下阻力系數(shù)振動幅度大,變化范圍廣。在間距較小時,并列雙圓柱和三圓柱的升阻力系數(shù)均比單圓柱大,隨著間距比的增大,并列雙圓柱和三圓柱的升阻力系數(shù)逐漸減小,并趨近于單圓柱,因此實際工程中并列雙圓柱和三圓柱間距比宜大于4。(3)串列雙圓柱和三圓柱繞流,在間距比為2時,恒定流條件下串列雙圓柱和三圓柱繞流的升力系數(shù)為0,柱體尾流區(qū)無旋渦脫落,非恒定流條件下渦脫落現(xiàn)象較明顯。隨后串列雙圓柱的阻力系數(shù)隨著間距的增加而增大,升力系數(shù)隨著間距的增加而減小。串列三圓柱繞流情況較雙圓柱復(fù)雜,升阻力系數(shù)無特定規(guī)律。在間距比小于2和大于4時,串列雙圓柱和三圓柱受力較小,實際工程可參考此間距比設(shè)置。
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U656.113;U652.3
【圖文】：

諾數(shù)大于 300 以后，渦街逐漸失去規(guī)則性，流體分離點前圓柱壁面為層，分離點后為層流尾流。當(dāng)雷諾數(shù)的范圍在 200000~400000 時，柱體所數(shù)約為 0.2，層流邊界層轉(zhuǎn)為湍流，繞流尾跡寬度減小。1 國外研究現(xiàn)狀及發(fā)展?fàn)顟B(tài)圓柱繞流分離流動問題廣泛存在于工業(yè)工程中，對于繞流問題的研究已年的歷史。19 世紀(jì)科學(xué)家們對理想流體的歐拉方程的研究已趨于完善，力學(xué)在早期較成功地解決了與粘性關(guān)系不大的一系列流動問題，諸如繞升力、波動等問題，但對繞流物體阻力、渦的擴(kuò)散等問題，理想流體力實際相差甚遠(yuǎn)。1904 年普朗特[12]提出邊界層理論。研究發(fā)現(xiàn)：流體的薄層流體與表面流大差異，雖然整體流動的雷諾數(shù)很大，但是薄層內(nèi)存在明顯的粘性力，存在很大的速度梯度。普朗特把這一物面近區(qū)粘性力起重要作用的薄層層，如圖 1.1 所示。

邊界層分離Figure1.2Boundarylayerseparation

圓柱繞流漩渦脫落形式

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1 耿兆銓;;二維非恒定流動的有限元計算模式[J];華東水利學(xué)院學(xué)報;1981年04期

2 王兆印;中德加強合作研究非恒定流輸沙[J];泥沙研究;1996年01期

3 白玉川,萬艷春,黃本勝,顧元h

本文編號：2744881