丁壩沖刷坑的三維水流流態(tài)數(shù)值模擬.pdf

1、在各類交通運(yùn)輸方式中，水運(yùn)具有能耗低、運(yùn)距長、運(yùn)量大及利于戰(zhàn)備等顯著優(yōu)勢，發(fā)展前景十分廣闊。但是，受自然條件及人為活動影響，我國的航道現(xiàn)狀并不理想，普遍存在航道尺度和水流難以滿足船舶通航要求這一問題。
　　丁壩作為航道整治的主要建筑物，其作用是:束窄河槽、穩(wěn)固河岸、調(diào)整水流流態(tài)以及改變局部河道泥沙沖淤等。據(jù)統(tǒng)計，在眾多損毀的丁壩中，有相當(dāng)一部分是由壩頭沖刷而導(dǎo)致的，因此對丁壩壩頭沖刷坑予以研究有助于探索丁壩損毀的根源。為研究丁壩沖

2、刷坑沖刷，首先需要分析坑內(nèi)水流結(jié)構(gòu)，本文采用RNGk～ε三維紊流模型模擬丁壩沖刷坑內(nèi)水流運(yùn)動，得到以下結(jié)論:
　　①丁壩沖刷坑內(nèi)的三維水流結(jié)構(gòu)。水流進(jìn)入沖刷坑時，從丁壩平面上看，水流在沖刷坑內(nèi)呈現(xiàn)順時針方向流動，同時會在沖刷坑內(nèi)形成一些較小的漩渦，這些漩渦的數(shù)目、大小及位置根據(jù)水流條件的不同而各有差異。此外，受坑內(nèi)水流作用的影響，沖刷坑壁面處剪切應(yīng)力大小及分布也不盡相同。
　?、谒睢⒘魉?、沖刷坑深度等因素對坑內(nèi)水流結(jié)構(gòu)的影

3、響。就水深而言，其在一定范圍內(nèi)增加時會相應(yīng)增強(qiáng)沖刷坑內(nèi)的螺旋流和小漩渦，但超過一定深度之后，這種作用反而會減弱。就進(jìn)口流速而言，其增大會引起沖坑內(nèi)水流流速和紊動強(qiáng)度的增加。就沖刷坑深度而言，隨著深度的增大，沖刷坑內(nèi)流速和紊動能均隨之增大，一旦超過平衡狀態(tài)的深度時，流速和紊動能會隨之降低。
　?、蹧_刷坑深度公式探討。從力學(xué)角度來看，分析沖刷坑沖刷情況歸根結(jié)底是比較水流對沖刷坑的剪切應(yīng)力大小與泥沙臨界起動剪切應(yīng)力大小，如果前者大于后者