透空四面體擾流機(jī)理及冷連接加工方法.pdf

1、長(zhǎng)江中游地區(qū)荊江河段，源頭枝城，下到迄洞庭湖出口處的城陵磯，全長(zhǎng)約347.2km，界以藕池口，分上、下荊江。鑒于自身的自然特性加之三峽工程蓄水影響，河床演變頻繁，洲灘變遷劇烈，航槽極不穩(wěn)定，礙航狀況頻發(fā)。透空四面體框架航道整治技術(shù)具有透水和阻水雙重特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)江中游航道整治工程中。但復(fù)雜水流條件下透空四面體的擾流固沙機(jī)理尚不明確，如何實(shí)現(xiàn)框架的最優(yōu)工程布局鮮有系統(tǒng)研究;此外，現(xiàn)有的透空四面體框架的加工工藝存在效率低下等問(wèn)題。本

2、文依托省部委“荊江河段航道整治工程第Ⅵ標(biāo)段施工技術(shù)研究項(xiàng)目—課題2”，利用模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬方法，開展了透空四面體周圍流場(chǎng)特性、阻力特性等研究，揭示了透空四面體框架擾流減速與固沙機(jī)理，并提出了透空四面體框架擠壓冷連接成型新工藝，在保證強(qiáng)度的同時(shí)，極大提高了框架生產(chǎn)效率。具體研究?jī)?nèi)容及成果包括:
　　(1)透空四面體框架模型試驗(yàn)研究。利用高精度河流動(dòng)力學(xué)水槽進(jìn)行了單個(gè)透空四面體擾流的模型試驗(yàn)。利用基于變頻技術(shù)的DCMS控制系統(tǒng)及旋槳

3、式光電流速儀，測(cè)量了不同流場(chǎng)條件下透空四面體周圍的空間流場(chǎng)分布，通過(guò)與無(wú)框架流場(chǎng)的對(duì)比，得到了透空四面體周圍流速分布規(guī)律和具體減速、增速部位，揭示了透空四面體對(duì)水流擾動(dòng)作用。
　　(2)透空四面體框架擾流機(jī)理數(shù)值模擬方法研究。利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)方法建立了透空四面體框架擾流的二維、三維數(shù)值模型。通過(guò)對(duì)二維數(shù)值模擬研究，定量地得到了不同間距比下桿件尾流區(qū)漩渦變化規(guī)律;通過(guò)三維數(shù)值模擬，獲得了直觀的透空四面體周圍流場(chǎng)變化規(guī)律，

4、并通過(guò)與模型試驗(yàn)結(jié)果的比對(duì)，驗(yàn)證了數(shù)值模擬方法的可靠性。最后，通過(guò)分析透水框架的擾流效果，結(jié)合現(xiàn)有泥沙運(yùn)動(dòng)力學(xué)原理，揭示了透水框架減速固沙的力學(xué)機(jī)理;并在此基礎(chǔ)上，建議了透空四面體工程應(yīng)用中的空間布局設(shè)計(jì)方法。
　　(3)透空四面體框架鋼套管擠壓冷連接成型技術(shù)研究。鑒于傳統(tǒng)透空框架制作工藝的局限性，提出了透空四面體框架鋼套管擠壓冷連接成型新技術(shù)。該技術(shù)優(yōu)化了框架桿件的加工與拼接工序，并利用高壓擠壓鋼套管的方式連接框架結(jié)點(diǎn)，代替了傳