矩形分流墩墩体壁压特性及其空化研究

通过系统的模型试验研究了中，低佛氏数下急流越过矩形分流墩，墩后通大气的情况下，墩体壁压及其空化可能性，得到了墩顶挑射流态下，墩上游和墩体壁压分布规律；分析了墩体阻力系数与相对墩高，收缩比及控制断面佛氏数的分布规律。试验结果证明，当墩后充分供气时，墩体产生空蚀的可能性极小。     

越过连续矩形坎的急流自由水面

本文通过系统的物理模型试验,并结合理论分析的方法,研究了越过连续矩形坎的水面流态及坎前自由水面特性。通过动量方程推导了坎前水跃漩滚流态与急流飞溅而过流态时上游控制断面临界佛氏数的理论公式;证明当水流飞溅而过流态时,上游控制断面佛氏数F_(r0)在2.59～6.99范围内,坎前自由水面与佛氏数F_(r0)无关,是相对坎高的单一函数。得到了坎前自由水面受坎高的影响范围及在此范围内无因次水深与相对坎高的变化规律;探讨了用保角变换法求解坎前自由水面抛射角的半经验、半理论公式。最后,探讨了坎前自由水面的一种计算方法。     

侧向进水前池水流特性的试验研究

侧向进水条件下的前池水流将形成螺旋流和回流.实验丧明,影响螺旋流强度的主要因素是侧孔孔高与水深的比值;影响前池内侧回流长度的主要因素是引渠宽与前池宽的比值和侧边进口宽与前池宽的比值.在各种改善水流措施中加设导流墩和潜墩效果显著,可以使前池因测向进水引起的不良流态得到改善.     

掺气分流墩墩头动水壁压及空化特性研究

本文通过系列比尺模型研究了中、低佛氏数下掺气分流墩墩头动水壁压及空化特性，得到墩头时均和脉动壁压的分布规律、脉动壁压概率分布及墩头初生空化数等。研究结果表明，墩头脉动壁压概率分布服从正态分布；在墩后充分供气时墩头不产生空蚀及共振破坏。     

低水头条件下常用底流消力池的对比研究

低水头消能工常常存在水流佛氏数小、消能效率低等问题,为此常在底流消力池中添加辅助消能工以求达到良好的消能效果.国内外常用的低佛氏底流消力池有USBR-Ⅳ型、ISI型、SAF型和T型等4种型式.文章采用k-ε方程紊流模型并结合VOF追踪自由水面法,通过数值模拟对上述池型各自的消能效果、流态分布、工程造价等方面进行对比研究...     

转向冲击墩水力计算与模型试验

阐述了转向冲击墩挑流消能装置的水力计算方法,包括冲击墩附近流场的平面几何关系、与来流弗劳德数相应的允许最大转角、冲击波前后的水深比、波角和作用在转向冲击墩上的动水压力．所有这些计算都考虑了波后非静水压力分布的影响．介绍了某水库非常溢洪道末端转向冲击墩的具体布置方案,它包括3个转向冲击墩（长14．4m、高22．0m、厚2．5m）,相应的水力模型试验结果表明所设计的转向冲击墩具有良好的水力特性,所给的水力计算方法是适用的．     

低坎分流墩消能工削波机理及其体型设计

为了低坎分流墩消能工的推广应用,以低佛氏数(Fr)水流的表面波浪作为研究对象,在揭示低坎分流墩消能工的削波机理基础上,提出了该消能工的体型设计方法,并将其应用在金鸡滩水利枢纽进行物理模拟验证。研究结果表明,利用经验公式设计出的低坎分流墩消能工,消除了低Fr水流水舌摆动的根源,改善了下游水流流态,下游水流表面波浪较小,削波效果显著。研究成果丰富了低坎分流墩消能工技术,为低坎分流墩消能工技术在实际工程中推广应用提供了理论依据。     

二阶波-流和结构物相互作用的高阶有限元分析

基于时域二阶势流理论,采用基于三次形函数的高阶有限元法分析波流和结构相互作用问题.一、二阶问题分别满足各自的自由表面条件和物面条件,开边界条件采用人工阻尼区来保证外传波条件.用四阶Adams-Bashforth格式并配合时步处理来计算自由表面上的波和速度势,在每一时步,一、二阶速度势通过有限元法计算求得.对位于均匀流中的水平半圆柱体在水面的绕射问题进行了数值模拟,计算自由表面波时间历程和圆柱所受到的波浪力,分析了水流对一、二阶波及作用在结构物上的一、二阶水动力的影响,结果表明:上游和下游区域二阶波均随傅氏数增大而增大,当较大无因次波数时二阶力也均随傅氏数增大而增大.     

T形墩消力池的体型与水力设计

对Ｔ形墩消力池的流态，以及各种体型的设计原则和方法作了全面分析介绍，并给出Ｔ形墩水力设计的经验、半经验计算公式，可供工程设计应用。     

宽尾墩消能工的研究进展

宽尾墩是一种广泛应用的收缩式消能工,不同工程需要不同体型的宽尾墩消能工.墩型的选择直接影响水流流态、坝面、宽尾墩的墩体压力,以及消能效果等.该文对宽尾墩消能工的种类,以及各种宽尾墩消能工的消能效果进行介绍.     

流速对深水锁扣钢管桩围堰侧向变形影响研究

以某城市快速路跨河大桥桥墩锁扣式钢管桩围堰施工为背景,利用Plaxis 3D三维建模,模拟了围堰分步施工过程,研究了仅静水压力及考虑静水、流水压力共同作用下围堰侧向变形空间效应。基于此,分析了不同流速、钢桩直径、嵌入深度及围护结构形式对侧向变形的影响。结果表明：静水与流水压力共同作用下围护结构迎水面侧向变形远大于仅考虑静水压力,最大变形出现在中心线处;迎水面侧向变形分布与明渠流垂向流速分布规律一致,最大变形点位于流速最大对应深度处;增大钢桩直径可有效减弱围堰侧向变形程度,当钢桩嵌入中风化砂岩后,嵌入深度对侧向变形影响不大;采用圆形围护结构形式可极大地降低水流力对围堰侧向变形的影响,且整体受荷情况与变形分布较矩形更为均匀。     

水流、波浪作用下复杂桥墩动力响应

为了明确水流和波浪作用下复杂桥墩动力响应特点,以某4柱桩柱式框架墩连续梁为依托,运用ANSYS建立桥梁（墩）-水耦合数值分析模型,分析桥墩在水流作用下绕流,对单墩和桥跨结构中该墩在不同流速、不同波高以及波、流联合作用动力响应进行研究。研究表明：绕流分析显示各墩柱速度场和压力场不对称;水流单独作用时,动力响应均随着流速和水深的增加而增大;与单墩相比,由水流产生的桥梁结构中桥墩动力响应小,且动力响应随流速和水深增加而逐渐增大;波浪单独作用时,单墩和桥梁结构中桥墩的动力响应均在波峰作用时产生最大值,在波谷作用时产生最小值;随着波高增加,桥墩和桥梁动力响应在波峰和波谷处动力响应最值随之增大;随着入水深不断增加,波浪对单墩和桥梁结构中桥墩的动力作用越显著;波、流联合作用时,桥梁结构中桥墩动力响应均随着波高和水深增加而增加,波峰时动力响应最值随着流速增加而增大,波谷时动力响应最值随着流速增加而逐渐减小,水流影响系数最大12.96%,表明波浪在动力响应中起主导作用;波浪波向和水流流向相同时,波、流联合作用动力响应并非两者单独作用叠加。     

复杂河道环境内水流冲击桥墩的数值模拟——以广安五福桥为例

广安市拟在西溪河原拱桥上游修建行车桥改善城市交通,桥梁拟建于河道弯顶处,拟建位置上下游涉水建筑物较多,汛期时桥墩周围水动力环境较为复杂。为研究汛期时弯道处桥墩受水流冲击的规律,以FLOW-3D水动力学数值模拟软件为研究工具对固定工况中水流冲击圆柱形桥墩的过程进行数值模拟。将河道模型拆分为简单模型进行模拟,发现模拟计算结果与经验公式结果较为吻合,在该基础上进行数值模拟,研究结果表明：(1)河道中景观闸与拱桥间为水流急变区,可能对河床及桥墩底部造成冲刷;(2)拟建桥区水流对桥墩的冲击压力时程变化呈现不规律脉动,主频范围为0~0.02Hz;(3)凹岸桥墩所受水流冲击力明显大于凸岸,随着流量增大,凹岸桥墩受力方向与顺河向的正夹角增大,凸岸桥墩受力与顺河向的负夹角减小。     

地震动水压力对深水桥墩的影响

在Morison方程的基础上,用附加质量考虑水的影响,采用有限元方法来分析深水桥墩的地震响应.通过对实例的分析,认为地震动水压力对深水桥墩的影响是显著的,动水压力的作用使桥墩的地震响应最大值增大了近50%,并得出了影响动水压力的主要因素.同时与我国现行抗震规范的计算结果进行了比较分析,认为在抗震设计中是否考虑地震动水压力对桥墩的影响采用相对水深来决定更为合理.     

冰盖下组合桥墩的局部冲刷特性及水力特性

为研究冰盖对组合桥墩局部冲刷及其周围流场分布的影响,基于动床冲刷试验,在不同覆盖条件下,分析了不同水流条件和桥墩尺寸对组合桥墩局部冲刷的影响,建立了预测明渠水流与冰盖流条件下组合桥墩最大冲刷深度的经验方程,并通过ADV测量了墩前的流场。结果表明:组合桥墩的冲刷模式与串列桥墩相似,最大冲刷深度始终出现在墩正前方;经验方程中来流水深、来流流速、桥墩尺寸、冰盖糙率均与最大冲刷深度呈正相关关系;在粗糙冰冰盖流条件下,墩前的垂向流速最大,导致其最大冲刷深度总是大于同等条件下的明渠水流和光滑冰盖流。     

一种适用于潜坝流场计算的全流模型

根据浅水方程的基本假定，针对工程问题研究的实际需要，结合动量系数的定义，从理论上建立了一种适用于潜坝水流场计算的全流模型。该模型是对浅水方程模型的推广，适用于潜坝等工程建筑物的水流场数值计算。     

分汊河道近底水流特性试验研究

近底水流结构是影响泥沙起动、床面变形以及航道整治建筑物稳定性的直接因素.以长江中游武汉天兴洲段这一典型分汊河道为原型,开展物理概化模型试验,通过对比纵横向测点的流速差异,分析分汊河道近底流速分布特性以及近底水流脉动变化规律.结果表明:河床地形对近底水流时均流速有一定的影响,分流区内时均流速沿横向分布较为均匀,而汊道段时均流速沿横向和纵向上分布均有波动,总体上河床高的地方流速大,且与测点处的水深呈负相关;脉动强度与该点处时均流速之比称为相对脉动强度.江心洲逆坡段的滩槽交界区域水流结构复杂,相对脉动强度大,在平直的滩顶段则是滩面处的相对脉动强度最大.