高含沙水流二维数值模拟

一定条件下的高含沙水流具有非牛顿体特性，在天然多沙河流中由于地形分布等因素的影响。流动强度差异较大，往往呈现非牛顿体和牛顿体两种不同的流动特性，本文通过引进水流在不同流动状态下的特征，通过数值实验计算对模型进行了初步检验，计算结果与实际观测到的一些现象定性上完全吻合。     

水流强度对高含沙水流流变参数影响的试验研究

通过求解切应力方程，导出了高含沙水流紊流区流变参数的求解公式；根据常水管道的试验资料，分析了紊流区流变参数随水流强度变化的规律，并在一定范围试验资料基础上，建立了流变参数与有效雷诺数间的经验关系式。     

过渡区光滑明渠高含沙水流阻力的试验研究

本文通过水槽试验,研究了高含沙水流过渡区的减阻问题,获得了输送黄河花园口的高含沙水流的最佳浓度约为400kg/m~3的结论.     

明渠高含沙水流含沙量沿垂线分布的试验研究＊

本文通过室内水槽试验对含有一定细颗粒(d<0.01mm)的高含沙水流的流速分布进行了试验研究.并由理论分析、求解剪切力方程及扩散方程,得到了高含沙水流的流速及含沙量分布公式.它们既适用于描述有流核的高含沙水流,也适用于描述无流核的高含沙水流及一般挟沙水流.与实测资料对照发现,公式能较好地反映水流挟沙的实际情况,另外,通过对实测资料的分析,得到了含沙量由低向高变化时其分布形态的变化规律.     

叶栅含沙水流中沙粒运动的数值模拟

利用Lagrangian颗粒运动方程，数值求解了叶栅含沙水流中沙粒的运动。定义了撞击效率，给出了来流雷诺数(或来流速度)，来流冲角和沙粒尺寸对撞击效率的影响。数值模拟了不同来流雷诺数，来流冲角和尺寸的沙粒在栅中的运动轨迹，考虑了壁面、边界层、尾迹及少粒与壁面碰撞对颗粒运动的影响。数值分析了沙粒对叶栅固壁的冲击情况，数值模拟结果与水涡轮机械中所表现的磨损情况较为一致。     

明渠高含沙水流的两个重要特性研究

本文从三维恒定雷诺方程式出发导出了计算二维均匀明渠高含沙水流紊流极限切应力τＢＴ的公式．公式中包含了紊动扩散系数εｍ，并通过分析天然河道实测资料和室内水槽试验资料研究了εｍ沿垂线分布的规律，结论是明渠高含沙水流的紊动扩散系数εｍ沿垂线分布规律和低含沙水流的类似，在河底处εｍ为０；在河底至相对水深０．２范围内εｍ随水深增加而变大，在相对水深０．２至水面范围内εｍ为常数．用所得τＢＴ计算公式对部分天然河道实测资料进行验算，大多数明渠高含沙水流属紊流流态，不存在紊流极限切应力τＢＴ     

含沙水流中水力机械过流部件表面波纹的成因探讨

在含沙水流中运行的水力机械，其过流部位易受泥沙磨损，本文以边界层理论为基础结合Ｋｅｌｖｉｎ－ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ旋涡稳定性理论，对湍流边界层中颗粒的运动进行了分析，并提出了两相湍流边界层中决定颗粒运动规律的简化流动模型，即小扰动下连续分布的的相干大涡结构与颗粒的相互作用模型，数理分析表明，模型能较地描述水力机械过流部件表面鱼鳞坑或波纹状破坏轮廓的生成和发展过程。     

排入湖泊的含沙水流三维运动特性研究

本文采用拉格朗日法，考虑泥沙颗粒水体的托曳力，浮力、压差力和附加质量力的合力作用，并用随机方法计入流体紊动的影响，建立颗粒随机运动轨迹方程。采用三维k-ε模型模拟流场。本文以一抽水蓄能电站为例，预测了在抽水情况下排入上池湖泊中的五个粒径组的泥沙在不同时刻的运动轨迹、速度及在三维空间上的体积浓度分布，预测了各种粒 径沙粒可能沉降的位置。     

含沙水流条件下泵站的节能运行研究

从地处山西省运城市的夹马口引黄泵站的工程实例出发,通过对含沙水流条件下水泵机组的能耗进行计算,得出了不同含沙水流条件下的水泵机组的单方水耗电量。计算结果表明:当含沙量为1~4 kg/m~3时,24SAP-10型水泵的单方水耗电量低;在含沙量为4~7 kg/m~3时,800S-76型水泵的单方水耗电量低;在含沙量为7~10 kg/m~3时,1200S-76型水泵的单方水耗电量低;当含沙量超过10 kg/m~3时,以上3种泵型水泵的单方水耗电量均急剧增加。根据计算结果,提出了泵站节能运行的措施,以有效降低泵站的运行成本。     

桥渡壅水对河道水位流场影响二维数值模拟

采用Simple算法建立了一套河道平面二维水流数学模型.针对桥渡壅水问题,提出了两项措施来进行桥墩的概化:①局部地形修正,主要通过增加桥墩所在节点的河底高程来反映桥墩对河道过水面积的压缩效果;②局部糙率修正,主要通过加糙来反映桥墩的阻水作用.通过对工程问题的计算验证其效果,选取赣江神岗山-井冈山拟建的阳明大桥长约7.5 km的河段作为计算河段.地形采用2000年实测河道地形图.计算网格采用边界层坐标系下河道拟贴体正交网格.网格节点数为73×70个,计算结果较好地反映了建桥前后桥墩附近水位流场的变化情况,说明桥墩概化较为合理.     

双线大直径输水隧道建设对既有桥梁及桩基的影响分析

为准确分析双线大直径输水隧道下穿对既有桥梁结构的影响,构建桥梁-地层-桩基-盾构隧道高精度数值仿真模型,对桥梁桩基结构及盾构过程进行精细化模拟,结合基于智能算法的土层参数反演模型,获取更接近真实情况的土层参数,以提高数值模拟精度。结果表明：输水隧道盾构开挖引起的地表最大沉降量为15.01 mm,基于反演的地表变形计算结果与实际监测值的误差减少约70%;盾构隧道双线开挖会引起地表二次沉降变形,两条盾构隧道中间区域的地表二次沉降量最大,约占总沉降量的60%,最大二次沉降量为5.06 mm;隧道两侧的桩基受到影响较大,最大位移为10.03 mm,位于桩基顶部,而隧道开挖对桩基内应力分布影响较小,可以认为无影响。     

路堤深厚软基管桩复合地基数值模拟

结合高速公路桥头深厚软基现场试验段工程,对比了几种管桩复合地基单桩有限元数值建模方法,认为轴对称接触有限元模型可以较准确地反映路堤下管桩复合地基的基本性状。基于数值分析结果,详细探讨了管桩复合地基的受力特性和变形分布。结果表明:填土越高,桩顶承台应力集中越显著;桩土应力比与高距比、桩土沉降差之间均存在较好的正相关线性关系。填筑结束,带承台管桩承担了80%的路堤荷载,管桩外侧摩阻力承担了超过90%的承台受荷;与在天然地基上堆载相比,大部分荷载通过管桩传递到压缩性相对较小的深层地基中,管桩复合地基的附加应力分布得到了优化,桩长范围内地基的压缩率及压缩量大幅减小,管桩复合地基的总沉降量仅为相应天然地基堆载沉降量的18.5%,深厚软基的总沉降减幅为435 mm。     

副桥对河道水流影响的数值分析

为分析副桥的修建对原河道水流特性的影响,以副桥工程为例,采用MIKE21水动力模型模拟了100年一遇设计洪水条件下河道内水位和流场的变化。结果表明:副桥修建后只是在桥墩附近产生一定的壅水和流场变化,对河道水流影响具有局部性。     

桩基对供水隧洞影响的有限元模拟分析

运用大型通用有限元软件ANSYS,采用Drucker-Prager弹塑性模型对岩土体进行模拟,建立由某高速公路高架桥钻孔灌注桩、供水隧洞、岩土体构成的三维整体有限元模型。从桩基的承载性状及变形特性分析入手,以模型的沉降场及应力等方面,研究桩基对供水隧洞产生的影响,以及两者之间的相互作用。     

高桩码头桩群对河道流场影响的数值模拟

为较好的指导工程实践，本文用数值模拟的方法对高桩码头数值计算的两种处理方法进行对比研究，通过对理想矩形水槽和实际高桩码头项目的计算，得出这两种处理方法的差异，归纳总结出两种方法的优缺点和适用条件。     

孤立波作用下破碎区单圆柱附近流动特性数值研究

为了合理分析孤立波作用下破碎区单圆柱附近的水流结构以及圆柱受力特性,该文利用OpenFOAM开源程序求解基于Navier-Stokes方程的三维数值模型,该模型采用S-A IDDES湍流模型,使用修正的VOF方法捕捉自由液面。研究发现,该数值模型能合理捕捉到孤立波与圆柱相互作用过程中复杂的液面形态变化;圆柱附近自由液面沿柱面呈三维分布,上爬过程的柱前雍高显著大于回落过程的柱后雍高;回落过程中柱前形成的尾涡在强度和范围上大于上爬过程中柱后形成的尾涡;圆柱表面的动水压强随水深的增长呈近似线性增长,最大值位于上爬过程中最大雍高时刻的迎浪点位置;圆柱所受的波浪力与柱面附近自由液面雍高历时相符,且上爬过程圆柱受到的波浪力明显大于回落过程。     

河道采沙对大桥基础安全影响研究

近年来河道大量无序采沙对大桥安全带来丫隐患。由于采沙破坏了天然河床的平衡状态,可引起长距离河床整体下切,对已有跨河桥梁工程不利。采沙坑距大桥较近时,在水流剪应力作用下沙坑演变可很快造成大桥基础变浅,影响大桥的正常安全运用。本文分析了采沙位置和采沙坑深度对桥墩基础安全的影响,根据采沙坑演变的平衡比降,认为采沙坑距大桥的安全距离主要与河床粒径及水流流速有关。     

素混凝土桩、水泥土桩及土共同工作的一种实用设计方法

本文提出了一种确定复合地基计算公式β，β_(p．s)值的试验方法，使复合地基设计更加简便、精确。该方法已在工程实践中得到应用。