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波流作用下淹没圆柱局部冲深影响因素分析

程永舟 吕行 王文森 黄筱云 夏波

程永舟, 吕行, 王文森, 黄筱云, 夏波. 波流作用下淹没圆柱局部冲深影响因素分析[J]. 水利水运工程学报, 2019, (6): 69-76. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.06.008
引用本文: 程永舟, 吕行, 王文森, 黄筱云, 夏波. 波流作用下淹没圆柱局部冲深影响因素分析[J]. 水利水运工程学报, 2019, (6): 69-76. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.06.008
CHENG Yongzhou, LV Xing, WANG Wensen, HUANG Xiaoyun, XIA Bo. Research on the influencing factors of scour depth around submerged cylinder under combined action of wave and current[J]. Hydro-Science and Engineering, 2019, (6): 69-76. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.06.008
Citation: CHENG Yongzhou, LV Xing, WANG Wensen, HUANG Xiaoyun, XIA Bo. Research on the influencing factors of scour depth around submerged cylinder under combined action of wave and current[J]. Hydro-Science and Engineering, 2019, (6): 69-76. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.06.008

波流作用下淹没圆柱局部冲深影响因素分析

doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.06.008
基金项目: 

国家自然科学基金面上项目 51679015

湖南交通科技项目 201822

详细信息
    作者简介:

    程永舟(1974—),男,湖北广水人,教授,博士,主要从事河流海岸动力学及泥沙运动方面研究。E-mail:chengyongzhou@163.com

  • 中图分类号: TV148

Research on the influencing factors of scour depth around submerged cylinder under combined action of wave and current

  • 摘要: 淹没圆柱在海洋工程中运用广泛,局部冲刷对此类建筑物的安全有较大影响。为掌握该类型建筑物在波流作用下的冲刷特性,在波流水槽内开展了一系列试验研究。试验将圆柱模型安装在波流水槽中部的沙槽内,沙槽内铺设中值粒径0.22 mm的无黏性沙,形成平底海床。试验中圆柱处于淹没情况,改变入射波流条件,观测多种波流作用下,不同高度淹没圆柱周围的局部冲刷深度发展过程,分析了多种无量纲参数对局部冲刷深度的影响。结果表明:当KC数不变时,冲刷深度s/D随着相对流速UcwFr的增大而增大,当Fr增大到一定程度时(Fr>0.80),冲刷深度s/D趋于稳定; Ucw在固定范围内时,冲刷深度s/DKC数的增加而增加,增长速率逐渐变慢; 引入淹没因子Ks,得到了淹没圆柱与非淹没圆柱的冲刷深度计算关系式。
  • 图  1  试验布置

    Figure  1.  Experimental layout

    图  2  冲刷准平衡地形

    Figure  2.  Quasi-equilibrium scour topography

    图  3  相对冲刷深度s/DUcw的关系

    Figure  3.  Relationship between s/D and Ucw

    图  4  相对冲刷深度s/DKC数的关系

    Figure  4.  Relationship between s/D and KC

    图  5  相对冲刷深度s/DFr数的关系

    Figure  5.  Relationship between s/D and Fr

    图  6  相对冲刷深度s/D与淹没率Sr的关系

    Figure  6.  Relationship between s/D and Sr

    图  7  淹没因子Ks与淹没率Sr的关系

    Figure  7.  Relationship between Ks and Sr

    表  1  试验工况

    Table  1.   Experimental conditions

    工况 Sr H/m T/s Uc/(m·s-1) Uwm/(m·s-1) Um/(m·s-1) Ucw θ KC Fr s/cm s/D
    1 0 0 0 0.220 0 0.220 1.000 0.027 0.176 5.4 0.338
    2 0 0.050 1.0 0.220 0.073 0.293 0.751 0.044 0.456 0.234 5.9 0.369
    3 0 0.090 1.0 0.220 0.131 0.351 0.627 0.067 0.819 0.280 6.5 0.403
    4 0.2 0 0 0.220 0 0.220 1.000 0.027 0.176 4.4 0.275
    5 0.2 0.050 1.0 0.220 0.073 0.293 0.751 0.044 0.456 0.234 5.3 0.331
    6 0.2 0.090 1.0 0.220 0.131 0.351 0.627 0.067 0.819 0.280 5.9 0.369
    7 0.4 0 0 0.160 0 0.160 1.000 0.014 0.128 0 0
    8 0.4 0.050 1.0 0.160 0.073 0.233 0.687 0.031 0.456 0.186 1.4 0.088
    9 0.4 0.090 1.0 0.160 0.131 0.291 0.550 0.054 0.819 0.232 1.9 0.119
    10 0.4 0.130 1.0 0.160 0.189 0.349 0.458 0.084 1.181 0.279 2.1 0.131
    11 0.4 0 0 0.220 0 0.220 1.000 0.027 0.176 3.5 0.219
    12 0.4 0.050 1.0 0.220 0.073 0.293 0.751 0.039 0.456 0.234 4.6 0.288
    13 0.4 0.070 1.0 0.220 0.102 0.322 0.683 0.054 0.638 0.257 5.1 0.319
    14 0.4 0.090 1.0 0.220 0.131 0.351 0.627 0.067 0.819 0.280 5.5 0.344
    15 0.4 0.110 1.0 0.220 0.160 0.380 0.579 0.081 1.000 0.303 5.2 0.325
    16 0.4 0.130 1.0 0.220 0.189 0.409 0.538 0.097 1.181 0.326 4.8 0.300
    17 0.4 0.090 0.8 0.220 0.087 0.307 0.717 0.051 0.435 0.245 4.4 0.272
    18 0.4 0.090 1.2 0.220 0.158 0.378 0.582 0.075 1.185 0.302 5.2 0.325
    19 0.4 0 0 0.260 0 0.260 1.000 0.037 0.208 6.9 0.431
    20 0.4 0.050 1.0 0.260 0.073 0.333 0.781 0.052 0.456 0.266 7.5 0.469
    21 0.4 0.090 1.0 0.260 0.131 0.391 0.665 0.077 0.819 0.312 7.8 0.488
    22 0.4 0.130 1.0 0.260 0.189 0.449 0.579 0.107 1.181 0.358 7.6 0.475
    23 0.4 0.050 1.0 -0.220 0.073 0.293 1.497 0.039 0.456 0.234 3.8 0.238
    24 0.4 0.090 1.0 -0.220 0.131 0.351 2.472 0.067 0.819 0.280 4.3 0.269
    25 0.6 0 0 0.220 0 0.220 1.000 0.027 0.176 2.4 0.150
    26 0.6 0.050 1.0 0.220 0.073 0.293 0.751 0.044 0.456 0.234 3.7 0.231
    27 0.6 0.090 1.0 0.220 0.131 0.351 0.627 0.067 0.819 0.280 4.3 0.269
    28 0.8 0 0 0.220 0 0.220 1.000 0.027 - 0.176 1.5 0.091
    29 0.8 0.050 1.0 0.220 0.073 0.293 0.751 0.044 0.456 0.234 2.5 0.156
    30 0.8 0.090 1.0 0.220 0.131 0.351 0.627 0.067 0.819 0.280 3.0 0.188
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-08-19
  • 刊出日期:  2019-12-01

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