非恒定流作用下丁壩水沙運動及水毀特征數(shù)值模擬.pdf

1、丁壩是山區(qū)河流最常用的航道整治建筑物，由于山區(qū)河流坡陡流急，水位變化較大，水毀現(xiàn)象嚴重，開展非恒定流條件下丁壩水毀及水沙運動仿真模擬，對于提高山區(qū)河流航道整治工程規(guī)劃、設(shè)計和管理水平具有重大的理論意義和實用價值。論文重點研究了非恒定流條件下丁壩水沙運動及水毀特征的平面二維數(shù)值模擬方法，通過對比分析模擬計算結(jié)果，總結(jié)出非恒定流條件下丁壩特定的水沙運動規(guī)律，并與實際情況對比驗證，保證了數(shù)值模擬研究方法的科學(xué)有效合理性。
　　論文以泥沙

2、運動力學(xué)、計算流體動力學(xué)等學(xué)科理論為根基，在對丁壩水毀特征進行實地考察和理論分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合物理模型試驗成果，采用具有水、沙模擬計算功能的MIKE21軟件來對非恒定流作用下的丁壩水動力和動床模型進行平面二維數(shù)值模擬仿真，探索了非恒定流條件下丁壩水流結(jié)構(gòu)、泥沙沖淤的模擬方法，并取得以下研究結(jié)論:
　　1、在有限體積法的基礎(chǔ)上，以三角形非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格為單元離散劃分的平面二維淺水方程與河床變形方程模型在計算非恒定流條件下的丁壩水沙運動時穩(wěn)

3、定可靠，該研究方法能夠為相應(yīng)物理模型實驗和理論分析提供支撐。
　　2、試驗證明與MIKE軟件傳統(tǒng)的剖分計算方法相比，用SMS軟件可以對模型網(wǎng)格進行優(yōu)化，使網(wǎng)格剖分質(zhì)量更好，模型計算更穩(wěn)定;以特定文件為接口使SMS與MIKE相結(jié)合的模擬方法可行有效，比傳統(tǒng)MIKE模擬方法可以更好的模擬出水槽丁壩地形及其水沙運動特性。
　　3、非恒定流條件下的丁壩水流運動有其特殊規(guī)律:全流場范圍內(nèi)大流速主要集中在壩頂和丁壩下游主流區(qū)兩處位置;壩

4、前流速沿壩軸方向從0開始逐漸增大，在壩長范圍內(nèi)近似線性分布;丁壩附近水流動力軸線上流速呈現(xiàn)先增大后減小的變化規(guī)律，最大值位于距離丁壩一定范圍內(nèi)的下游;壩后回流區(qū)的產(chǎn)生位置恰好與丁壩下游大流速范圍橫向?qū)?yīng)。
　　4、在非恒定流作用下，丁壩下游流場與水位呈現(xiàn)特殊關(guān)系，大流速的位置水位較高，回流區(qū)流速小反而水位較低，最低點在回流的漩渦中心。
　　5、非恒定來流對丁壩模型造成的沖刷主要包括:沖刷坑、淤積沙壟、壩頭沖刷、壩身塌陷和壩后