河道底部埋設的管線處于十分惡劣的環(huán)境,在波浪、潮流等水動力的作用下,管道附近的河床非常容易發(fā)生懸空最后在水動力以及第三方活動等多方面的影響下導致河底管道破壞時有發(fā)生,所以對多泥沙河道管道周圍特性研究十分重要。本試驗主要在淺埋鋪設狀態(tài)下:(1)采用物理模型試驗的方法,研究河底管道在淺埋狀態(tài)下周圍的沖刷特性;(2)通過ADV儀器測量與錄像觀察同時進行的方法對管道附近河床沖刷發(fā)展的一系列物理變化過程進行詳細解析;(3)測量底部沖刷平衡穩(wěn)定后的沖刷坑流速特性;(4)對管道周圍三維水力特性所測試驗數(shù)據(jù)進行紊動、雷諾應力以及流場三方面的分析得到了河底管道沖刷的一般規(guī)律性。對比不同工況下的管道沖刷,試驗結果表明:(1)管道沖刷會在經(jīng)過一段時間后達到平衡,不會一直沖刷下去,本試驗中27.03L/s的來流量經(jīng)過10分鐘所鋪模型沙下降2cm,沖刷31分鐘后管道裸露出來所鋪設模型沙全部帶走,沖刷57分鐘在管前1.3cm處開始出現(xiàn)沖刷坑,出現(xiàn)沖坑的位置約為管徑的1/2,最終沖刷坑達4cm深趨于穩(wěn)定不再繼續(xù)發(fā)展;30.00L/s的來流下經(jīng)過6分鐘水流攜帶走2cm的模型沙,沖刷歷時17分鐘管道裸露,沖刷22分鐘開始出現(xiàn)沖刷坑被沖開,此沖刷坑出現(xiàn)在管前1.2cm處,最終沖刷坑達5.5cm趨于穩(wěn)定,水流對管道的沖刷不會持續(xù)不斷的進行下去,沖刷坑不會不斷的擴大,會經(jīng)歷一段時間后處于平衡狀態(tài);(2)流速方面,未沖、起沖以及沖刷裸露至穩(wěn)定三種狀態(tài)下縱向流速、垂向流速、平面時均流速,在水流中間液面往上,水流流速隨著距離水面的高度增加,呈線性遞增;(3)紊動強度與雷諾應力方面,在水體液面中間層往上,距離水面高度與紊動強度呈線性遞增關系,與流速的變化規(guī)律相一致;(4)根據(jù)管道起沖與沖刷裸露至穩(wěn)定狀態(tài)的分析,管道受到流場的影響范圍是管徑的1.5倍至2.5倍,在此范圍內需對管線著重保護。
【學位單位】：沈陽農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TV147
【部分圖文】：

圖 2-1 試驗模型Figure 2-1 Experimental model圖 2-2 試驗模型與管道設計圖Figure 2-2 Test model and piping design.3 模型沙選取原理（1）試驗模型沙的選擇試驗所用泥沙的顆粒級配、顆粒直徑以及泥沙顆粒的來源，均會影響管道周圍過程及水力特性，所以所用泥沙的選擇十分重要。不同粒徑的泥沙顆粒存在差異

圖 2-2 試驗模型與管道設計圖Figure 2-2 Test model and piping design2.1.3 模型沙選取原理（1）試驗模型沙的選擇試驗所用泥沙的顆粒級配、顆粒直徑以及泥沙顆粒的來源，均會影響管道周圍的沖刷過程及水力特性，所以所用泥沙的選擇十分重要。不同粒徑的泥沙顆粒存在差異的不僅是泥沙的尺寸不同，其粘滯性、重力、上浮力等力學性質均不同，礦物組成也存在一定的差異（張瑞瑾 1989）。表 2-2 泥沙分類表Table 2-2 Sediment classification table泥沙分類 粘粒 粉砂 砂粒 礫石 卵石 漂石粒徑大�。╩m） ＜0.004 0.004~0.062 0.062~2.0 2.0~16.0 16.0~25.0 ＞250.0為達到起動相似的原則，在動床模型試驗中常用的有天然沙、粉煤灰、木屑等，這些模型沙中粉煤灰與天然沙、木屑相比而言獲取方便，木屑采集較困難，經(jīng)比尺換算后天然沙粒徑較大，而粉煤灰相比之下較小，且不會使粒徑小到粘滯力起主導作用的程度。此次試驗所用的粉煤灰由沈陽廣闊供暖公司提供，進行河底管道沖刷試驗。粉煤灰具有

圖 2-3 多普勒聲學流速儀Figure 2-3 Doppler acoustic velocimeter小車普勒聲學流速儀架設在硬質有機玻璃槽上，設計了可前后左右用金屬鑄鐵材質，將兩個滑動小車上下搭接在一起，下方的小移動，上側的小車控制每一個斷面不同測點的左右方向移動。：圖 2-4 滑動小車Figure 2-4 Sliding car形量水堰
【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 劉兆存;趙健;趙世強;;三峽回水變動區(qū)重慶主城區(qū)河段泥沙沖淤變化試驗研究[J];水動力學研究與進展A輯;2012年04期

2 文君鋒;勾瑩;宋偉華;黃俊;呂林;;海流作用下海底管道局部沖刷數(shù)值分析[J];海洋工程;2012年01期

3 馬奎;;橋墩局部沖刷機理分析及防護建議[J];中國高新技術企業(yè);2010年15期

4 楊兵;高福平;吳應湘;;單向海流載荷下海底管道局部沖刷試驗研究[J];工程力學;2008年03期

5 惠曉曉;董耀華;詹磊;;橋墩沖深計算公式[J];水利電力科技;2007年03期

6 詹磊;董耀華;惠曉曉;;橋墩局部沖刷研究綜述[J];水利電力科技;2007年03期

7 姚熊亮;方媛媛;戴紹仕;王領;;基于LES方法圓柱繞流三維數(shù)值模擬[J];水動力學研究與進展A輯;2007年05期

8 韓艷;拾兵;;海底管線沖刷問題研究綜述[J];中國海洋平臺;2007年04期

9 詹義正;王軍;談廣鳴;舒彩文;李薇;鄧彩云;;橋墩局部沖刷的試驗研究[J];武漢大學學報(工學版);2006年05期

10 趙威;呼和敖德;;圓柱繞流局部沖刷機制的實驗研究[J];力學學報;2006年05期

相關碩士學位論文 前1條

1 成蘭艷;環(huán)翼式橋墩局部沖刷防護試驗研究[D];內蒙古農業(yè)大學;2012年

本文編號：2851888