单根减冲桩对墩柱局部冲刷影响的数值模拟

为了减缓墩柱周围局部冲刷,通常采用在墩柱上游布置单根减冲桩的防护方法。该文通过RNG k-ε湍流模型闭合的三维稳定雷诺时均Navier-Stokes方程与泥沙输运模型相结合,对恒定流条件下墩柱上游流场及局部冲刷进行了数值模拟,分析减冲桩直径比、布置距离和淹没率对墩柱冲刷防护的影响。研究结果表明:随着减冲桩直径比的增大,墩前掩护区域变大,下潜水流削弱,减缓墩柱局部冲刷;随着减冲桩淹没率的减小,减冲桩对水流阻挡作用减小,下潜水流增强,防护效果逐渐减弱,甚至当淹没率为0.6时,墩柱局部冲刷程度相比无防护时更严重;减冲桩布置距离过近或过远时,防护效果均不明显,当大直径高淹没率减冲桩布置在墩柱上游1.5倍墩径位置时,墩柱周围最大冲刷深度相比无防护时削弱了19.3%。