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科学技术与工程 2024年第5期24卷 2118-2127页

作者：王多银蒋明杰穆军帅段伦良胡勇陈杰洪璐重庆交通大学河海学院重庆400074 国家内河航道整治工程技术研究中心重庆400074

非恒定流下圆柱绕流产生的尾涡会对结构疲劳损伤、水流挟沙能力等产生较大影响。基于非恒定流桩群绕流水槽试验,采用声学多普勒流速仪(acoustic Doppler velocimeter,ADV)测量了桩群周围的底层水流速度,分析了单峰洪水型非恒定流下,桩... 详细信息

非恒定流下圆柱绕流产生的尾涡会对结构疲劳损伤、水流挟沙能力等产生较大影响。基于非恒定流桩群绕流水槽试验,采用声学多普勒流速仪(acoustic Doppler velocimeter,ADV)测量了桩群周围的底层水流速度,分析了单峰洪水型非恒定流下,桩群绕流对底层流场、横纵向时均流速分布、横纵向紊动强度等的影响规律。研究表明:横、纵时均流速大小均与流量变化相关,纵向时均流速均为正值,横向时均流速在左右岸对称测点上大小一致。纵向流速相对紊动强度和横向流速紊动强度仅与流量大小有关,与流量所处的上升阶段与下降阶段无关,桩群绕流对附近流场的影响范围有限,且不同区域受到桩群绕流的影响程度存在一定差异。

关键词：非恒定流桩群绕流底部流场紊动强度

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非恒定流下桩群绕流局部冲刷试验

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水运工程 2024年第7期 75-83页

作者：王多银唐选海穆军帅段伦良李国洋杜文力吴穗庆重庆交通大学河海学院重庆400074 国家内河航道整治工程技术研究中心重庆400074 安徽省建筑工程质量监督检测站有限公司安徽合肥230031

水流经过桩群时,桩前会出现下降水流和马蹄形漩涡,显著增加水流的挟沙能力与输移能力。本文基于非恒定流桩群绕流局部冲刷水槽试验,研究非恒定流下桩群绕流的局部冲刷分布以及最大冲刷深度;通过计算流体力学软件Flow 3D对水槽试验进行... 详细信息

水流经过桩群时,桩前会出现下降水流和马蹄形漩涡,显著增加水流的挟沙能力与输移能力。本文基于非恒定流桩群绕流局部冲刷水槽试验,研究非恒定流下桩群绕流的局部冲刷分布以及最大冲刷深度;通过计算流体力学软件Flow 3D对水槽试验进行模拟计算仿真,研究非恒定流下桩群绕流局部冲刷发展过程。研究表明:上游单桩的冲刷范围为桩前2D(桩径)至桩后1D,桩外侧2.5D至桩内侧1D;下游单桩的冲刷范围为桩前1D至桩后1D,桩外侧1.5D至桩内侧1D,且桩群各个区域的横向冲刷断面也有差异;最大冲刷深度和冲刷体积随时间呈对数形式增加,直至达到冲刷平衡状态,且20%的时间局部冲刷可完成冲刷平衡时的50%,50%的时间可达到冲刷平衡的80%。

关键词：非恒定流桩群绕流局部冲刷数学模拟

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桩群绕流后方流态影响区段比较测试研究

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武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2012年第5期36卷 903-906页

作者：邓绍云邱清华王义刚伊犁师范学院建筑工程系伊宁835000 河海大学港口海岸与近海工程学院南京210098

通过有限深度均匀流水槽试验研究了不同的圆柱桩群与方柱桩群对均匀水流绕流后方流态区段影响程度及范围,对多组试验研究数据对比分析研究揭示:桩群绕流对均匀水流的影响规律、性质与程度;桩群后方流场流态影响区段范围的影响规律.发现... 详细信息

通过有限深度均匀流水槽试验研究了不同的圆柱桩群与方柱桩群对均匀水流绕流后方流态区段影响程度及范围,对多组试验研究数据对比分析研究揭示:桩群绕流对均匀水流的影响规律、性质与程度;桩群后方流场流态影响区段范围的影响规律.发现同排列形式的方柱桩群对水流绕流的影响甚于圆柱桩群;垂直于水流方向排列桩柱密度对桩群绕流的影响甚于顺水流方向桩柱排列的密度;雷诺数对桩群绕流影响很大;水利工程实际中采用小尺寸桩柱优于大尺寸桩柱.

关键词：桩群绕流影响区段范围比较测试研究

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非恒定流下桩群绕流及局部冲刷特性研究

非恒定流下桩群绕流及局部冲刷特性研究

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作者：穆军帅重庆交通大学

学位级别：硕士

圆柱绕流现象广泛存在于自然界当中。水流经过桩群时,桩前出现壅水,产生下降水流,桩基底部出现的马蹄形漩涡,绕流现象大大加强了水流挟沙的能力。桩前的下降水流不断掏刷桩基沙床,冲蚀桩基结构,不断将泥沙运输至下游区域,这种冲淤变化... 详细信息

圆柱绕流现象广泛存在于自然界当中。水流经过桩群时,桩前出现壅水,产生下降水流,桩基底部出现的马蹄形漩涡,绕流现象大大加强了水流挟沙的能力。桩前的下降水流不断掏刷桩基沙床,冲蚀桩基结构,不断将泥沙运输至下游区域,这种冲淤变化对桩基的稳定性产生了一定的影响,在实际工程会造成维护费用大规模增加,甚至使整个工程报废。为了研究桩群绕流特性以及局部冲刷发展,本文基于长江上游洪水特征和重庆主城港区高桩码头桩群尺寸特征,开展了非恒定流下间距比L/D=3.5时方形布置的四圆柱桩群绕流水槽试验和数值模拟,研究了非恒定流下桩群绕流的底部流场(z=1cm)时均流速分布、紊动强度分布、流场变化以及局部冲刷的发展过程,有关研究内容如下:1、通过水槽试验发现,横向时均流速u、纵向时均流速v大小变化与流量变化相关,纵向时均流速v均为正值;横向时均流速u在左右岸对称测点上大小一致。桩群前区域(1.5D～3.5D)存在左右振荡的水体,桩前区域同一个断面上纵向时均流速v在左右岸分布上存在明显差异,横向时均流速u较小。桩群区域中纵向时均流速v在桩群四桩心连线内较小,桩群四桩心连线外流速较大,且同一测点流速大小对流量变化不明显;在桩群四桩心连线内,横向时均流速u受桩群绕流作用增强,出现了明显的增大现象。桩群后区域(1.5D～7.5D)各断面测点纵向时均流速v在同一时刻下分布一致,横向时均流速u逐渐趋于0。2、通过水槽试验发现,纵向流速相对紊动强度N、横向流速紊动强度σ仅与流量大小有关,与流量所处的上升阶段与下降阶段无关。桩群绕流对桩群绕流区域内断面上测点紊动强度影响较大,桩群区域绕流会加剧纵向和横向流速的紊动强度,在桩群后区域后水体会逐渐恢复平稳。3、通过数值模拟研究发现,上游桩前存在马蹄形漩涡区域,范围约0.5D,上游桩桩后与下游桩桩前存在流速趋于0的区域;下游桩后2D范围内,存在小流速区域;上下游桩外侧范围内,都形成了流速较大的圆形区域,上游桩外范围约为0.5D,下游桩外范围约为2D,且下游桩的形成的圆形区域流速大小明显大于上游桩。4、通过水槽试验发现,上游单桩的冲刷坑范围为:桩前2D至桩后1D,桩外侧2.5D至桩内侧1D。下游桩单桩的冲刷坑范围为:桩前1D至桩后1D,桩外侧1.5D至桩内侧1D。桩群前区域深度相差不大,横向断面地形呈“U”型分布。桩群区域横向断面地形呈“W”型分布。桩群后区域桩后出现沙脊,横向断面地形呈“M”型分布。5、通过数值模拟研究发现,非恒定流桩群绕流局部冲刷下,最大冲刷深度和冲刷体积随时间呈对数形式增加,直至达到冲刷平衡状态,20%的时间局部冲刷可完成冲刷平衡时的50%,50%的时间可达到冲刷平衡的80%。

关键词：非恒定流桩群绕流底部流场局部冲刷冲刷占比

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