圓柱形橋墩周圍繞流及沖刷的數(shù)值模擬.pdf

1、槽墩或橋墩是水利及交通工程中跨河建筑物主要的支撐結構，當水流流經跨河建筑物時，墩體的存在將極大的改變其附近的水流結構，一方面流動會對墩體施加復雜的載荷，另一方面還會引起墩體周圍的局部沖刷，無論對于建筑物還是墩體的安全與穩(wěn)定均構成巨大的威脅，因此對其繞流問題的研究具有重要的理論意義及工程使用價值。
　　 (1)由于雷諾數(shù)的不同，流體繞圓柱體時的流動會呈現(xiàn)各種不同的流動狀態(tài)。本文分別采用層流及大渦模擬(LES)方法，對處于不同流區(qū)的

2、四種典型流態(tài)進行了二維數(shù)值模擬，得到包括卡門渦街在內的各類流譜及相應的流速、壓力分布等情況，并且計算了柱體的升力系數(shù)、阻力系數(shù)、斯特勞哈爾數(shù)等特征參數(shù)，與實驗結果符合良好，表明大渦模擬可以很好的模擬復雜的繞流流場。
　　 (2)對亞臨界和超臨界區(qū)域中兩種典型雷諾數(shù)下的三維繞流流場進行的大渦模擬研究，得到了流速場、壓力分布、渦量變化、分離特性、底面切應力等情況，且計算得到了升力系數(shù)、阻力系數(shù)、斯特勞哈爾數(shù)以及穩(wěn)態(tài)壓力系數(shù)的變化。繞

3、流均形成準周期性渦脫落及尾流結構，隨著渦旋結構的擺動及傳播，在柱后尾流區(qū)形成負壓區(qū)，床底切應力在柱體兩側最大，而柱后尾流區(qū)很小，表明墩體附近河床變形在墩體兩側以沖刷為主導，而墩后變形以負壓吸卷為主導。
　　 (3)應用多相流基本模型中的Mixture模型對河床鋪沙狀況下的柱體繞流的河床變形問題進行了研究。模型中考慮了相間拖曳力、重力和泥沙顆粒之間的碰撞作用，得到河床局部沖淤形態(tài)，求出了最大沖刷深度，模擬結果與實驗結果對比分析，符