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深水航道整治中新型结构淹没丁坝水流力特性研究

蔡喆伟 夏云峰 徐华 闫杰超

蔡喆伟, 夏云峰, 徐华, 闫杰超. 深水航道整治中新型结构淹没丁坝水流力特性研究[J]. 水利水运工程学报, 2018, (3): 16-23. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.03.003
引用本文: 蔡喆伟, 夏云峰, 徐华, 闫杰超. 深水航道整治中新型结构淹没丁坝水流力特性研究[J]. 水利水运工程学报, 2018, (3): 16-23. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.03.003
CAI Zhewei, XIA Yunfeng, XU Hua, YAN Jiechao. Flow force characteristics of new-type structure submerged spur dike during deep waterway regulation[J]. Hydro-Science and Engineering, 2018, (3): 16-23. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.03.003
Citation: CAI Zhewei, XIA Yunfeng, XU Hua, YAN Jiechao. Flow force characteristics of new-type structure submerged spur dike during deep waterway regulation[J]. Hydro-Science and Engineering, 2018, (3): 16-23. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.03.003

深水航道整治中新型结构淹没丁坝水流力特性研究

doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.03.003
基金项目: 

国家重点研发计划资助项目 2016YFC0402307

国家重点研发计划资助项目 2016YFC0402107

详细信息
    作者简介:

    蔡喆伟(1988—), 男, 江苏南京人, 博士研究生, 主要从事河口海岸泥沙工程研究。E-mail: 550865803@qq.com

  • 中图分类号: U656.2

Flow force characteristics of new-type structure submerged spur dike during deep waterway regulation

  • 摘要: 为研究新型结构淹没丁坝的水流力特性,基于有限体积法与自由液面捕捉法,通过流体计算软件Fluent建立三维数学模型对不同流速、水深与坝长条件下新型结构齿形丁坝的水流力特性进行研究。同时,设计了比尺为1:50的物理模型对不同坝长条件下新型结构丁坝水流力进行补充验证,数值模拟结果与试验结果符合良好。研究不仅得到了丁坝流场流速与水深的分布规律,同时分析了不同流速、水深与坝长条件下新型结构齿形丁坝的水流力响应规律,进而通过量纲处理分析了相对坝长与淹没度对水流力系数的响应规律,通过独立化分析的方法分别探讨了相对坝长与淹没度对丁坝水流力系数的敏感性。研究成果为新型淹没丁坝在长江南京以下12.5 m深水航道整治工程的应用提供一定的技术支撑与科学指导。
  • 图  1  齿形结构丁坝水流力测量布置示意

    Figure  1.  Sketch of the measureing layout of tooth-shaped spur dike

    图  2  模型建立示意

    Figure  2.  Sketch of model building

    图  3  布置丁坝前后速度矢量变化

    Figure  3.  Change of velocity vector with and whthout submerged spur dike

    图  4  不同坝长条件下自由表面流速分布

    Figure  4.  Distribution of flow velocity of free surface with different lengths of submerged spur dike

    图  5  不同坝长条件下水深分布规律

    Figure  5.  Distribution law of water depth with different lengths of submerged spur dike

    图  6  丁坝水流力随流速变化的响应关系

    Figure  6.  Responding relationship of flow force of submerged spur dike varying with flow velocity

    图  7  丁坝水流力随坝长变化的响应关系曲线

    Figure  7.  Responding relationship of flow force of submerged spur dike varying with its length

    图  8  水流力与水深变化的关系

    Figure  8.  Relationship between flow force of submerged spur dike and water depth

    图  9  丁坝水流力系数与相对坝长的关系(h/P=1.65)

    Figure  9.  Relationship between flow force coefficient and relative length of submerged spur dike (h/P=1.65)

    图  10  丁坝水流力系数与淹没度的关系(b/B=0.25)

    Figure  10.  Relationship between flow force coefficient and submerged ratio of submerged spur dike (b/B=0.25)

    图  11  φ1b/B变化响应关系

    Figure  11.  Relationship between φ1 and b/B

    图  12  φ2h/P变化响应关系

    Figure  12.  Relationship between φ2 and h/P

    表  1  物理试验水流力测量

    Table  1.   Measurement of flow force of physical experiment

    组次 1 2 3 4 5
    水深/m 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28
    流速/(m·s-1) 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28
    坝长/m 0.17 0.35 0.52 0.69 0.87
    水流总力/kN 1.09 2.80 5.18 7.68 10.89
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    表  2  数值模拟组次

    Table  2.   Groups of numerical simulation

    组次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
    水深/m 14 14 14 14 14 16 15 14 13 16 15 14 13 16 15 14 13
    流速/(m·s-1) 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5 1.5 2.5 2.5 2.5 2.5 3.0 3.0 3.0 3.0
    坝长/m 8.7 17.3 26.0 34.6 43.3 43.3 43.3 43.3 43.3 43.3 43.3 43.3 43.3 43.3 43.3 43.3 43.3
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-01-12
  • 刊出日期:  2018-06-01

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