非恒定流作用下丁壩水沙運(yùn)動(dòng)及水毀特征數(shù)值模擬.pdf

1、丁壩是山區(qū)河流最常用的航道整治建筑物，由于山區(qū)河流坡陡流急，水位變化較大，水毀現(xiàn)象嚴(yán)重，開展非恒定流條件下丁壩水毀及水沙運(yùn)動(dòng)仿真模擬，對(duì)于提高山區(qū)河流航道整治工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理水平具有重大的理論意義和實(shí)用價(jià)值。論文重點(diǎn)研究了非恒定流條件下丁壩水沙運(yùn)動(dòng)及水毀特征的平面二維數(shù)值模擬方法，通過(guò)對(duì)比分析模擬計(jì)算結(jié)果，總結(jié)出非恒定流條件下丁壩特定的水沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并與實(shí)際情況對(duì)比驗(yàn)證，保證了數(shù)值模擬研究方法的科學(xué)有效合理性。
　　論文以泥沙

2、運(yùn)動(dòng)力學(xué)、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)等學(xué)科理論為根基，在對(duì)丁壩水毀特征進(jìn)行實(shí)地考察和理論分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合物理模型試驗(yàn)成果，采用具有水、沙模擬計(jì)算功能的MIKE21軟件來(lái)對(duì)非恒定流作用下的丁壩水動(dòng)力和動(dòng)床模型進(jìn)行平面二維數(shù)值模擬仿真，探索了非恒定流條件下丁壩水流結(jié)構(gòu)、泥沙沖淤的模擬方法，并取得以下研究結(jié)論:
　　1、在有限體積法的基礎(chǔ)上，以三角形非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格為單元離散劃分的平面二維淺水方程與河床變形方程模型在計(jì)算非恒定流條件下的丁壩水沙運(yùn)動(dòng)時(shí)穩(wěn)

3、定可靠，該研究方法能夠?yàn)橄鄳?yīng)物理模型實(shí)驗(yàn)和理論分析提供支撐。
　　2、試驗(yàn)證明與MIKE軟件傳統(tǒng)的剖分計(jì)算方法相比，用SMS軟件可以對(duì)模型網(wǎng)格進(jìn)行優(yōu)化，使網(wǎng)格剖分質(zhì)量更好，模型計(jì)算更穩(wěn)定;以特定文件為接口使SMS與MIKE相結(jié)合的模擬方法可行有效，比傳統(tǒng)MIKE模擬方法可以更好的模擬出水槽丁壩地形及其水沙運(yùn)動(dòng)特性。
　　3、非恒定流條件下的丁壩水流運(yùn)動(dòng)有其特殊規(guī)律:全流場(chǎng)范圍內(nèi)大流速主要集中在壩頂和丁壩下游主流區(qū)兩處位置;壩

4、前流速沿壩軸方向從0開始逐漸增大，在壩長(zhǎng)范圍內(nèi)近似線性分布;丁壩附近水流動(dòng)力軸線上流速呈現(xiàn)先增大后減小的變化規(guī)律，最大值位于距離丁壩一定范圍內(nèi)的下游;壩后回流區(qū)的產(chǎn)生位置恰好與丁壩下游大流速范圍橫向?qū)?yīng)。
　　4、在非恒定流作用下，丁壩下游流場(chǎng)與水位呈現(xiàn)特殊關(guān)系，大流速的位置水位較高，回流區(qū)流速小反而水位較低，最低點(diǎn)在回流的漩渦中心。
　　5、非恒定來(lái)流對(duì)丁壩模型造成的沖刷主要包括:沖刷坑、淤積沙壟、壩頭沖刷、壩身塌陷和壩后