弯曲型交汇河口三维水沙数值模拟研究

作     者：何勇 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：金生

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 081502[工学-水力学及河流动力学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：三维数值模拟 弯曲型交汇河口 水力特性 河床冲淤 

摘      要：天然河道蜿蜒曲折,河道与河道交汇形成交汇河口,对水运的发展起着控制作用。由于交汇河口紊动混掺强烈,雷诺应力大,从而造成较大的局部能量损失,泥沙易在此沉积,形成浅滩和江心洲,影响河床的演变和水运的发展,因此研究交汇水流,特别是弯曲型交汇水流和交汇口泥沙输移具有重要的实际意义。FLOW3D和MIKE3是水利工程中常用的软件,可以进行水动力、泥沙、污染物等相关数值模拟,其中FLOW3D以完整的N.S方程为控制方程,MIKE3以静压假定的三维浅水方程为控制方程,本文以经典试验来进行两种模型的验证和对比,并根据模型验证结果采取适合的工具,进行后续研究。首先,本文以休克莱弯道试验,通过水位和流速的对比对模型进行弯道水流的验证;以Shumate直渠交汇试验,通过将水位、分离区大小、横向流速、纵向流速的试验值与模拟值进行对比来进行交汇水流验证;以曾庆华120弯道泥沙冲淤试验,通过将典型断面床底高程变化的试验值与模拟值进行比对来进行泥沙冲淤模块验证。并根据验证结果选择合适的工具。然后,用所选择的模型,建立凹岸交汇和凸岸交汇的弯曲型交汇模型,对于凹岸和凸岸交汇,均模拟流量比分别为0.75、0.417、0.25三种工况,通过分析每种工况下的水位、流场、分离区大小和流线来分析不同流量比和不同岸交汇对于交汇河口水流特性的影响。最后,本文对不同工况下模拟的流场作为泥沙冲淤模块的初始条件,添加泥沙冲淤模块,来进行不同流量比和不同岸交汇情况下的河床冲淤模拟。