丁壩沖刷坑的三維水流流態(tài)數(shù)值模擬.pdf

1、在各類交通運輸方式中，水運具有能耗低、運距長、運量大及利于戰(zhàn)備等顯著優(yōu)勢，發(fā)展前景十分廣闊。但是，受自然條件及人為活動影響，我國的航道現(xiàn)狀并不理想，普遍存在航道尺度和水流難以滿足船舶通航要求這一問題。
　　丁壩作為航道整治的主要建筑物，其作用是:束窄河槽、穩(wěn)固河岸、調整水流流態(tài)以及改變局部河道泥沙沖淤等。據(jù)統(tǒng)計，在眾多損毀的丁壩中，有相當一部分是由壩頭沖刷而導致的，因此對丁壩壩頭沖刷坑予以研究有助于探索丁壩損毀的根源。為研究丁壩沖

2、刷坑沖刷，首先需要分析坑內水流結構，本文采用RNGk～ε三維紊流模型模擬丁壩沖刷坑內水流運動，得到以下結論:
　?、俣螞_刷坑內的三維水流結構。水流進入沖刷坑時，從丁壩平面上看，水流在沖刷坑內呈現(xiàn)順時針方向流動，同時會在沖刷坑內形成一些較小的漩渦，這些漩渦的數(shù)目、大小及位置根據(jù)水流條件的不同而各有差異。此外，受坑內水流作用的影響，沖刷坑壁面處剪切應力大小及分布也不盡相同。
　?、谒睢⒘魉?、沖刷坑深度等因素對坑內水流結構的影

3、響。就水深而言，其在一定范圍內增加時會相應增強沖刷坑內的螺旋流和小漩渦，但超過一定深度之后，這種作用反而會減弱。就進口流速而言，其增大會引起沖坑內水流流速和紊動強度的增加。就沖刷坑深度而言，隨著深度的增大，沖刷坑內流速和紊動能均隨之增大，一旦超過平衡狀態(tài)的深度時，流速和紊動能會隨之降低。
　?、蹧_刷坑深度公式探討。從力學角度來看，分析沖刷坑沖刷情況歸根結底是比較水流對沖刷坑的剪切應力大小與泥沙臨界起動剪切應力大小，如果前者大于后者