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泥沙研究 1999年第4期24卷 64-69页

作者：刘培斌孙东坡杨明华北水利水电学院黄委会黄河水利科学研究院

本文利用平面二维水沙数学模型，采用水边界全区自动跟踪方法并考虑了河床局部冲刷与河道演变分析成果，对渠河交叉工程河段进行了洪水与河床变形的数值模拟。模型经过历史特征洪水验证，模拟计算了特征洪水的流场、交叉工程处的壅水及... 详细信息

本文利用平面二维水沙数学模型，采用水边界全区自动跟踪方法并考虑了河床局部冲刷与河道演变分析成果，对渠河交叉工程河段进行了洪水与河床变形的数值模拟。模型经过历史特征洪水验证，模拟计算了特征洪水的流场、交叉工程处的壅水及冲刷，根据流场冲刷状况提出了工程优化修改方案。

关键词：渠河交叉水沙数值模拟床面冲刷洪水河床变形

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一种新的往复流试验平台及其泥沙冲刷试验研究

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力学季刊 2000年第2期21卷 149-156页

作者：孙计超何友声刘桦上海交通大学力学系上海200030

本文提出一种可以模拟潮流运动的自动化控制水槽。该水槽可以实时控制往复流两端的水位,实现水流的往复运动,并可以按计算机要求实现水位的稳定或渐变。本文同时利用该水槽进行了圆柱形桥墩周围的床面冲刷试验,试验在低流速固定水位、... 详细信息

本文提出一种可以模拟潮流运动的自动化控制水槽。该水槽可以实时控制往复流两端的水位,实现水流的往复运动,并可以按计算机要求实现水位的稳定或渐变。本文同时利用该水槽进行了圆柱形桥墩周围的床面冲刷试验,试验在低流速固定水位、高流速固定水位及往复流三种水流条件下进行,并以试验所获得的测试数据、照片为基础,分析了不同水流条件下圆柱形桥墩周围的床面冲刷情况。试验发现在桥墩附近,水流的旋滚运动及旋涡系是造成床面冲刷的主要原因,另外对于往复流情况,桥墩附近床面受到的冲刷比固定水位冲刷时要严重,也更为复杂。

关键词：往复流试验平台河床床面冲刷泥沙运动

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水流作用下子母管道局部冲刷流畅特性数值模拟研究

水流作用下子母管道局部冲刷流畅特性数值模拟研究

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作者：程晓龙西安理工大学

学位级别：硕士

进入21世纪以来,海上油气勘探开发步伐明显加快,但我国海洋油气开发仍处于早中期阶段,产业潜力较大,是未来我国能源产业发展的战略重点。在海洋油气资源的开发过程中,海底管道一直是海洋基础设施的重要组成部分。海底管道通常会平铺或... 详细信息

进入21世纪以来,海上油气勘探开发步伐明显加快,但我国海洋油气开发仍处于早中期阶段,产业潜力较大,是未来我国能源产业发展的战略重点。在海洋油气资源的开发过程中,海底管道一直是海洋基础设施的重要组成部分。海底管道通常会平铺或者浅埋于海床,在波浪和水流的作用下,海底管道周围会发生冲刷,导致管道悬空,造成疲劳破坏,悬空的管道要承受周期性的流体作用力,面临发生涡激振动和疲劳破坏的危害。海底管道所输送的油气为有害物质,一旦发生泄漏或断裂,就会对其周围环境和人员产生严重的后果。与其他类似水流和海床条件下单根管道周围的冲刷相比,子母管道周围的泥沙输送和冲刷更为复杂,故本文采用数值模拟的方法研究了子母管道的水流特性和冲刷特性。利用FLOW-3D来建立子母管道数值冲刷模型,对母管管径为0.1m的子母管进行冲刷结果进行研究,选择采用RNG k-ε紊流模型对子母管道流场进行计算,探究子管相对于母管不同位置角和不同子管管径对冲刷结果和管道周围流场的影响,最终得出如下结论:(1)子管位置角在α=90°时,子母管迎水面积最大,床面冲刷坑深度达到最大值,在实际工程中应避免如此设置。当α大约在0°～40°和150°～180°之间时,子母管的床面最大冲刷深度小于单根管道的床面最大冲刷深度。当子管位置角α大约在40°～150°之间时,子母管下方的床面最大冲刷深度大于单管下方的床面最大冲刷深度。当子管位置角α大约在0°～40°和150°～180°之间时,子母管道的冲刷深度小于单管的冲刷深度,子管对子母管道下方的冲刷有抑制作用,此时母管受力最小,工程中采用此类设置最为合理。(2)子管无论置于迎水侧还是背水侧时,沙床冲刷坑的最大深度均随着子管管径的增大而增大。当子管管径/母管管径小于1/2时,子母管下的冲刷坑形态与单管相似。当子管管径/母管管径大于1/2时,子管对子管下方的冲刷有促进作用。在实际工程中应避免管径相似的子母管并排设置,减少子母管受冲刷坑深度增大而导致的涡激振动的影响。(3)当子管管径/母管管径小于1/2时,作用在子管上的升力和拖曳力很小,对子母管周围流场以及子母管下方冲刷坑深度几乎没有影响,因此当子管管径/母管管径小于1/2时,可忽略子管上的升力及拖曳力。实际工程中采用此类设置最为合理。

关键词：子母管道位置角床面冲刷数值模拟

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基于SPH方法的水沙两相流数学模型

基于SPH方法的水沙两相流数学模型

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第十八届中国海洋（岸）工程学术讨论会

作者：施华斌清华大学水利水电工程系

基于SPH方法构建了一套适用于复杂自由水面流动下输沙问题的双流体两相流模型。模型基于两相连续介质假设、考虑两相分压及相间作用力,得到水沙两相的体积平均控制方程组。利用质量浓度加权的Favre平均技术对两相控制方程组进行空间滤波... 详细信息

基于SPH方法构建了一套适用于复杂自由水面流动下输沙问题的双流体两相流模型。模型基于两相连续介质假设、考虑两相分压及相间作用力,得到水沙两相的体积平均控制方程组。利用质量浓度加权的Favre平均技术对两相控制方程组进行空间滤波,采用标准Smagorinsky模型描述两相小尺度脉动,并考虑泥沙浓度对两相紊动的影响。引入颗粒流相关理论模化泥沙相的压强与黏性,考虑泥沙颗粒间的相互作用。基于SPH方法将含沙水流离散成一组自由运动且相互作用的粒子,粒子以水相速度运动并携带泥沙浓度等两相物理信息。将两相控制方程改写为粒子的运动方程及其携带的物理量控制方程,并应用SPH离散求解。将构建的两相流模型应用到溃坝流作用下的底床冲刷问题,讨论溃坝流作用下可动床面的侵蚀过程。结果显示,模型计算得到的下游可动床面冲刷过程与冲刷深度均与实验数据相符,模型适用于溃坝流等复杂自由水面流动下的泥沙运动问题。

关键词： SPH方法水沙两相流模型溃坝流床面冲刷

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