正態(tài)曲面丁壩附近三維水流及局部沖刷.pdf

1、丁壩是一種普通的水工結構，被廣泛的應用于河岸防護與河口治理工程中。它可以改變河道水流結構，沖深河床，同時也能削弱近岸水流從而使堤岸不受沖刷。但由于丁壩周圍流動呈強三維紊流特征，相應壩頭局部床面不可避免地會產生沖刷坑，嚴重時將導致丁壩水毀。
　　本文提出了一種新型的丁壩結構，即正態(tài)曲面丁壩，旨在保證河岸防護效果的前提下，以構造的整體流線型曲面來改善丁壩附近水流結構，進而減少壩頭局部沖刷。采用Matlab與Pro/E混合建模的方法，構

2、建了可模擬曲面丁壩附近水流及局部沖刷的三維模型。
　　通過數(shù)值模擬的方法對梯形丁壩和曲面丁壩附近三維水流進行了研究，得到了兩種丁壩周圍的流場、湍動能、河床切應力與渦量強度分布。曲面丁壩因其流線型的正態(tài)曲面設計，能較好地改善壩體附近的水流結構，中截面上最大流速相對梯形丁壩減小了12％，大流速區(qū)域減小了近80％，湍動能和湍動能耗散率分別為梯形丁壩的1/5和2/3。而曲面丁壩近底面處渦量強度為13S-1，僅為梯形丁壩的60％。
　

3、　在Fluent下自編UDF程序對梯形丁壩和曲面丁壩附近局部沖刷進行動網格模擬，并用Flow-3d的sediment scour模塊進行了相應數(shù)值模擬，得到了兩種丁壩結構下局部沖刷坑最大深度。發(fā)現(xiàn)在相同流量條件下，最大沖深在曲面丁壩附近比在梯形丁壩附近減少了約20％，且沖刷坑范圍也有減小。結果表明，曲面丁壩新型的結構設計，能夠平順水流，并在一定程度上避免了水體直沖床面，因而對減少局部沖刷有著非常明顯的效果，對河岸防護和河口治理具有重要的