新型整治工程河段局部流场精细数值模拟

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1、华北水利水电学院硕士学位论文新型整治工程河段局部流场精细数值模拟摘要通过选取典型河段进行概化河段比尺模型试验，研究分析了“移动式不抢险管桩浅坝”的导流功效。在比尺模型试验中采用VDMS进行流场测量，并对VDMS采集数据的后处理方法进行了改进。应用MIKE21软件建立了平面二维数学模型，并利用概化模型河道冲淤地形数据进行了模型验证，对“移动式不抢险管桩潜坝”导流作用进行了精细数值模拟研究。所建模型能够满足模拟管桩浅坝不同透水率的精细研究要求，并实现了管桩坝淹没状态的模拟；利用所建模型进行了不同来流、不同透水率、不同网格精度以及单、双排管桩坝导流效果的模拟试验研究。论文通过量纲

2、分析提出了能够反映管桩坝不同位置导流效果的无量纲数x¢(导流强k度)，x¢在数值模拟中能够正确反映管桩坝不同位置的导流情况；在主槽宽B，管桩坝k长L，来流角度φ一定条件下，建立了管桩坝不同位置导流强度xk¢与(h0,Dh,d,l)之间的函数关系。该函数关系反映了在主槽宽B、管桩坝长L、来流角度φ一定条件下，透水率、来流条件对管桩坝导流效果和坝体不同位置的最大导流效果的影响。3数学模型计算成果分析表明：流量800m/s，管桩坝非淹没状态时，能够起到很好33的控导主流作用；流量大于800m/s，管桩坝呈淹没状态，流量4000m/s时，管桩坝33能够起到一定的导流作用、能够使主流

3、归槽；流量8000m/s，12000m/s时，随着淹没水深的进一步加大，管桩坝对主流的影响很小，基本不影响滩槽水流交换。经对比，数值模拟成果与物理模拟成果一致。在管桩坝非淹没条件下，数值模拟研究表明：透水率越小管桩坝的导流越明显；管桩坝组成网格边长小于0.2m即径格比不大于5时，能较好的模拟管桩坝的导流情况；在管桩坝网格边长0.3、0.4m时，模拟管桩坝导流效果不佳；采用单一网格构造管桩坝时（管桩坝网格边长1.0m），不能准确模拟管桩坝导流情况。管桩坝网格边长一定，网格生成范围不同对模拟有一定的影响，但影响不大；双排管桩坝的导流效果优于单排管桩坝，坝体前后的水位差小于单排管

4、桩坝，坝后水流平顺，水流稳定性高于单排管桩坝。关键词：管桩，绕流，数值模拟，透水率，网格精度，导流效果I华北水利水电学院硕士学位论文METICULOUSNUMERICALSIMULATIONOFLOCALFLOWFIELDWITHTHENEWRESTORATIONPROJECTABSTRACTByselectingtypicalriverreachtogeneralizereachscaleformodeltest,studyhasanalyzeddiversioneffectof“non-emergencymobilepipesubmergeddam”.VDMShasbe

5、enusedtosurveytheflowinthetestanditspost-processingmethodofdatacollectionhasbeenimproved.TwodimensionalmathematicalmodelwasestablishedbyMIKE21software,andthemodelwasvalidatedbyusingtopographicdatathatwasconceptualmodelforrivererosionanddeposition,anddiversioneffectof“non-emergencymobilepip

6、esubmergeddam”hasbeenstudiedbymeticuloussimulation.Thebuiltmodelhasmetdetailedstudyrequiresofdifferentwaterpermeabilityinsimulatingpipesubmergeddamandachievedsubmergedsimulationofthepipepile;diversioneffectofsimulationstudyhasbeenstudiedbyusingthebuiltmodelofthedifferentflow,waterpermeabil

7、ity,gridaccuracyandsingleanddoublepipepiledams.Articleisreflectingthediversioneffectofdifferentlocationsdimensionlessx¢(diversionstrength)bydimensionalanalysisofpipepiledam,thediversionconditionsinkthedifferentlocationsofthedamisreflectedcorrectlyinnumericalsi