丁坝挑角等参数对坝头冲刷深度的影响

丁坝是山区沿河公路冲刷防护的常用构造物，坝头冲刷深度是丁坝设计的一个重要参数。影响坝头冲刷深度的因素很多，其中丁坝的挑角、漫水高度以及边坡系数对坝头冲刷影响很大。在分析上述参数对丁坝水流结构和冲刷特性的影响基础上，通过室内模型试验，对不同条件下的丁坝冲刷规律、特点进行观测。根据大量试验数据，并以不漫水板式正挑丁坝为基本研究对象，分析后得到了三个影响参数对丁坝冲刷深度的作用特点，建立了影响系数的计算公式。     

坝头形式对丁坝附近水流结构的影响分析

为探讨坝头形式对丁坝附近水流结构的影响,建立三种坝头形式的正挑丁坝,采用三维数学模型进行模拟,分别从自由液面、流速分布、回流场尺寸、漩涡及紊动能5个方面分析.研究表明:方形直头丁坝附近自由液面变化趋势与其他两种形式丁坝略有不同;坝头形式对丁坝近底床流速影响显著;圆弧直头丁坝的影响程度与扇形直头丁坝相差不大,其有效影响范围较方形直头丁坝小;各丁坝坝后均形成横轴漩涡,扇形直头丁坝与其他两种丁坝不同,形成两个不同方向的横轴漩涡;方形直头丁坝、圆弧直头丁坝、扇形直头丁坝的紊动能最大值依次减小,并且紊动区域呈现出向上游移动的趋势.     

漫水丁坝坝头床沙起冲流速研究

设计丁坝时,漫水丁坝坝头床沙起冲流速是漫水丁坝局部冲深计算的基础,迄今为止,有关这方面的研究文献所见甚少。为探索有关规律,寻找工程设计的依据,对缓流时的漫水丁坝坝头床沙起冲流速进行了尝试性的试验研究,对部分影响因子进行试验分析。研究表明：坝长及坝高增加,起冲流速减小,局部冲深增大;床沙中值粒径及水深增加,起冲流速增大。在分析基础上,提出了漫水丁坝坝头床沙起冲流速的计算办法。     

考虑水流紊动的丁坝下游回流区水流挟沙力研究

研究复杂流态下丁坝回流区水流挟沙力的变化规律,对于优化丁坝设置具有重要的意义.基于丁坝水流紊动实验所得主流区、回流正流区和回流负流区的水流紊动强度,利用水流切应力和流速的关系,建立了考虑水流紊动强度的丁坝回流区水流挟沙力公式.利用此公式解释丁坝后的淤积现象、三峡永久船闸上引航道口门区淤积以及桥墩后部漩涡冲刷现象,并给出不同紊动强度下主流区、正流区和负流区不淤流速.公式可用于回流河段泥沙数值模型中.     

桩柱式双丁坝局部水流结构及冲淤规律的试验研究

桩式透水丁坝是一种新型河道及航道整治建筑物,本文针对桩式透水丁坝群中对水流影响最大的前2座丁坝分别进行定床和动床模型试验,在前人研究的基础上,主要分析透水率的变化对双丁坝流场分布的影响规律,并运用Surfer软件绘制了河床地形图,探讨透水率变化对双丁坝局部冲淤的影响规律,发现第2座丁坝坝根附近的横向冲槽、坝头冲刷深度和坝后淤积体在发生程度上均弱于第1座丁坝;随透水率的增大,2座丁坝的坝头最大冲刷深度均减小,同时两坝间的淤积作用也减弱,不利于护岸促淤,推荐透水率为30%。     

沿河公路路基冲刷的丁坝群防护设计研究

在山区沿河路基的冲刷防护构造物中,丁坝具有挑流、导流的作用,它通过改变水流结构,使水流偏离被防护的路基或将被冲刷区域变为淤积区,达到路基防护的目的;同时,坝头会受到水流的强烈作用,出现局部冲刷坑,冲刷深度过大,可能导致丁坝毁坏。显然,丁坝坝后回流区长度是确定丁坝防护范围和对水流影响区域的主要依据,而     

透水性对丁坝周围能量变化的影响试验研究

丁坝是航道整治常用的整治建筑物之一,实际工程中其多由块石抛筑而成并具有一定的透水性.通过水槽概化模型试验和理论分析相结合的方法,研究了不同空隙尺寸和不同空隙率条件对坝身段、坝头前端和主流带区能量变化的影响,结果表明:透水丁坝在坝身段空隙尺寸越小,水流通过损耗位能越少;坝头前端动能与空隙尺寸成反比,与空隙率成正比;主流带区,空隙尺寸和空隙率的变化对位能影响不明显,对动能影响明显.研究成果对于深刻认识实际丁坝工程失稳机理具有重要意义,并可为丁坝设计和修复提供技术支撑.     

基于MATLAB神经网络的丁坝坝头冲刷深度预测模型

文章简要介绍了MATLAB神经网络工具箱的用法、特点以及丁坝的具体概念。利用MATLAB神经网络工具箱和实验室丁坝坝头冲刷深度的实测数据建立神经网络模型，进行冲刷深度的预测。     

桩式丁坝局部冲刷深度试验研究

针对桩式丁坝局部冲刷特性及其最大冲刷深度,在总结前人研究的基础上,进行了桩式丁坝清水冲刷动床试验.试验中挑角范围在30—135°之间,透水率范围在0—40%之间,通过试验分析了其冲刷坑形态,冲刷深度影响因素和机理.研究结果表明:桩式丁坝局部冲刷坑呈"V"形槽状,最低点位于桩根附近,整个冲刷槽最大冲刷深度位于坝头,由绕坝水流所导致.冲刷深度随河宽缩窄率增大而增大,随透水率增大而减小,正挑时丁坝的冲深最大,同时还与Fr和床沙级配有关.最后,通过量纲分析建立了非淹没桩式丁坝局部最大冲刷深度的计算公式,该式将桩式丁坝冲刷深度与其影响因素直接联系起来,能够定量反映其影响规律,其计算结果与试验数据符合良好,可为实际工程设计提供参考依据.     

渗流作用下的岸坡泥沙起动条件

考虑渗透力作用,分析坡面泥沙受力特点,推导出岸坡均匀沙的起动条件和临界切应力计算公式,并采用不同渗流比降和不同水流方向的算例,以及长江中下游典型岸坡的实例,对渗流作用作出了定量分析。结果表明,泥沙起动流速曲线存在明显的转折点,可以解释崩岸的突发性;向坡外的渗流将大幅降低岸坡泥沙起动条件;冲刷水流方向也影响泥沙起动流速,在接近零流速破坏坡角时影响显著。     

Large Eddy Simulations of Three-Dimensional Flows Around a Spur Dike

Introduction Spur dikes are often used in river engineering for navi- gation or bank support, as well as in coastal engineer- ing for bank or beach protection. The spur dikes placed in a river result in flow constrictions and deflections with strongly thr…     

丁坝回流区水流紊动强度试验

丁坝是一种河道整治及护岸工程的设施。为研究丁坝回流区水流的脉动特性和冲刷机理,对玻璃水槽内丁坝回流区水流进行了测量。用三维激光颗粒动态分析仪(3D-PDA)测量三维脉动流速。分析了丁坝后3个流区(主流区、回流正流速区和回流负流速区)的紊动强度。结果表明:丁坝后回流区纵向紊动强度明显增强,且回流正流区大于回流负流区。主流区、回流正流速区和回流负流速区的3个流区纵向紊动强度均以对数形式沿程减弱,至回流结束一段距离后恢复到无丁坝状态。     

淹没丁坝附近的水流流态

以水槽试验为基础，对淹没丁坝附近的水流现象进行了定性描述。采用量纲分析的方法，结合试验资料提出了过坝流量的计算公式、坝前最大壅水值的计算公式；并由动量方程导出了丁坝下游主槽平均流速沿程变化公式，并以此为基础，讨论了丁坝恢复段长度。     

考虑黏性及压缩效应的旋涡运动特性

采用扩散速度法处理黏性作用项的离散涡法,数值模拟了旋涡在黏性不可压流场中的运动;推导了可压缩流中的旋涡运动方程,对不可压缩流中的Biot-Savart方程进行了可压缩修正,进而用离散涡方法求解出非定常、不稳定、可压缩流场中的旋涡运动。分析了胀量及黏性扩散作用对旋涡运动的影响,通过大量长时间行为的数值试验得出了一系列结果。结果表明：为了真实地反映旋涡在实际流体中的运动规律,必须考虑黏性及压缩性的影响。     

潮流数值模拟中紊动粘性系数的研究

从流体运动基本方程出发，对Boussinesq假设的合理性进行了初步探讨，阐述了紊动粘性系数的物理含义及其在数值计算中所起的作用，就一内设正交丁坝的半封闭海域中的平面紊动粘性系数对二维潮流数值计算结果的影响进行了讨论。结果表明，平面紊动粘性系数对潮位和平均流速的影响较小；随着紊动粘性系数的增加，丁坝背流侧回波的强度和影响范围均明显增大，就风生流和环岛水流两个理论算例中的垂向紊动粘性系数对三维潮流数值计算结果的影响进行了讨论。结果表明，垂向紊动粘性系数越大，流速分层越不明显，流速的绝对值也越小；垂向紊动粘性系数的梯度变化则对水平流速的垂向分布起着决定性的作用。综合理论分析和数值试验的成果，垂向紊动粘性系数宜采用抛物线分布的结构型式。     

长江口北槽丁坝坝田区潮流及污染物迁移扩散特征

为研究长江口深水航道北槽坝田水流结构,基于非结构网格FVM法,建立了长江口大范围二维潮流水质耦合数学模型,在数学模型验证良好的基础上,对北槽涨落潮水流结构及坝田污染物扩散进行了研究。结果表明,北槽中上段北坝田高潮位明显高于主槽,北槽下段,高潮位与主槽相近;南坝田高潮位大都高于主槽,南北坝田低潮位与主槽相近;坝田污染物落潮时释放扩散速度较快,南侧坝田污染物扩散速度比北坝田快,大潮坝田污染物扩散速度比小潮快,坝田外部污染物扩散速度比坝田内部快;坝田释放污染源后,污染物随涨落潮流在坝田与主槽内运动,短时间内污染物进入航道的量较少。     

淹没丁坝壅水规律试验研究

本文对淹没丁坝的壅水问题进行了理论分析和试验研究.将丁坝附近的水流运动简化为—维流动,根据水力学的基本原理,推导出丁坝上游最大壅水断面处的比能增值及其系数的数学表达式,在宽浅水槽中(槽宽4.2m)垂直于岸壁设置单个丁坝和不同个数丁坝组成的坝群进行壅水试验.根据试验测得的资料,按最小二乘法法则得到了单丁坝和丁坝群的比能增值系数的计算关系式.最后对淹没丁坝的壅水规律进行了讨论,分析了主要因素对壅水高度的影响.     

90°弯道T型丁坝水力特性和数值模拟研究

利用雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程和k-ω涡粘紊流模型,研究在无丁坝、直线型丁坝、T型丁坝三种工况下90°弯道水流中的水力特性.研究结果表明:与直线型丁坝相比,T型丁坝下游形成的回流区长度约缩短15%,宽度约缩窄25%;对水面壅高、横纵比降的影响程度较小,且将横向环流移向河道中心,更加合理的减轻环流对岸边的水毁破坏;河床切应力突增率低于直线型丁坝,强度顺河道向下游衰退更快.综合比较,T型丁坝是一种优于直线型丁坝的坝型.     

二维浅水流动的涡运动学特性及动力学特征

建立了二维浅水流动的旋涡诱导速度公式，在已知旋涡场和胀量场时，由该表达式可确定流动速度场，对比分析了二维浅水流动中的涡运动与可压缩流动中涡运动的异同点。     

气固两相圆柱绕流背风区颗粒的运动特性

为了考察颗粒在圆柱绕流背风区中的运动特性,采用欧拉双流体模型结合雷诺应力模型对气固两相微细颗粒圆柱绕流进行了数值模拟。比较了不同粒径固体颗粒在圆柱背风区中的速度和浓度分布,模拟结果表明:气流在绕圆柱流动后形成漩涡,漩涡湍流强度影响到微细颗粒在圆柱背风区的浓度分布与速度变化;气流对颗粒的漩涡卷吸作用及其自身惯性作用决定微细颗粒绕圆柱流动的形式,同时影响到颗粒在壁面附近的浓度分布;微细颗粒在圆柱背风区浓度随粒径的增加先增大后减小。