發(fā)布時(shí)間：2020-05-01 11:40

【摘要】：壩垛工程是黃河河道整治的一項(xiàng)重要舉措,壩垛工程的穩(wěn)定性將會(huì)直接影響黃河堤防安全。壩垛工程一般采用散拋根石護(hù)根,因此,研究水下根石沖揭機(jī)制對(duì)壩垛工程的設(shè)計(jì)和出險(xiǎn)預(yù)防有著重要意義。開展了單個(gè)根石塊體水下受力測(cè)試的水槽試驗(yàn)試驗(yàn),利用FLOW-3D計(jì)算流體力學(xué)軟件對(duì)該試驗(yàn)進(jìn)行模擬,對(duì)比分析了試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)和數(shù)值結(jié)果的差異性,結(jié)果表明數(shù)值模型得出的流速和拖曳力系數(shù)與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。試驗(yàn)過程中,通過改變流速、塊體形狀和塊體尺寸,測(cè)試根石受力大小,得出了根石塊體在水流作用下的水平拖曳力和水平拖曳力系數(shù)。相比長(zhǎng)方體根石,球體根石的拖曳力系數(shù)較為穩(wěn)定,變化范圍為0.4~0.5。對(duì)于長(zhǎng)方體根石,塊體的拖曳力系數(shù)受塊體雷諾數(shù)和塊體尺寸的影響較大,拖曳力系數(shù)通常會(huì)隨著塊體雷諾數(shù)、長(zhǎng)高比和寬高比的增大而增大,最終趨于穩(wěn)定,其值介于0.8~1.1之間。按照實(shí)際壩垛工程1:100的比例建立壩垛工程河道物理模型以及FLOW-3D數(shù)值模型,對(duì)比分析了物理試驗(yàn)和數(shù)值模擬的差異性,發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬對(duì)壩垛工程河道水流的流場(chǎng)模擬和根石受力上計(jì)算準(zhǔn)確。分析了不同流量下壩垛工程流場(chǎng)變化情況,最大流速出現(xiàn)在距離右岸2.0 m的河道區(qū)域,其中壩垛上跨角和壩前頭附近的流速大于壩垛其余區(qū)域的流速,這是壩垛最容易發(fā)生險(xiǎn)情的區(qū)域。對(duì)紊動(dòng)能進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)上跨角的紊動(dòng)能最大,是最容易出險(xiǎn)的地方,需要格外的注意。計(jì)算不同流量下的拖曳力系數(shù),物理模型的拖曳力系數(shù)為0.84,數(shù)值模擬的拖曳力系數(shù)為0.86,兩者比較接近,因此,在前期分析過程中,可以采用數(shù)值模型試驗(yàn)計(jì)算河道流場(chǎng)以及不同區(qū)域的水流作用力,初步判斷水下根石是否會(huì)出現(xiàn)沖揭走失。
【圖文】：

研究路線示意圖

球體直徑；p 為球體密度； 為流體密度；u為流；dpdz為壓強(qiáng)梯度；DC 是拖曳力系數(shù)；LC 是上舉pu為相對(duì)速度； 為相對(duì)加速度，pdu dudt dt ；性系數(shù)；dudy為流場(chǎng)流速梯度。塊體的作用力可以簡(jiǎn)化成水平方向的拖曳力和垂力是研究泥沙起動(dòng)時(shí)作用在泥沙顆粒上兩個(gè)重要力以參考泥沙顆粒受力。水流經(jīng)過顆粒塊體時(shí)，流線發(fā)生了變化，產(chǎn)生了壓力差，其中前后壓力差形成合并稱為拖曳力DF ，方向與水流方向一致；上下擦力統(tǒng)稱為上舉力LF ，，方向與水流方向垂直。水要示意圖如下圖所示。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TV85

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5 張寶森;楊根友;齊洪海;安景樓;;五極縱軸測(cè)深法在黃河丁壩根石探測(cè)中的應(yīng)用[A];國(guó)家安全工程地球物理研究——第二屆國(guó)家安全地球物理學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

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7 齊婉瑩;黃瑾;焦迎新;;河道整治建筑物的類型與建筑結(jié)構(gòu)[A];山東水利學(xué)會(huì)第十屆優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文集[C];2005年

8 劉魯光;劉健;;淺談?wù){(diào)水調(diào)沙期間黃河河道工程出險(xiǎn)原因及對(duì)策[A];2014年9月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2014年

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