基于FLOW-3D的圆端形桥墩防护措施数值模拟研究
发布时间：2021-07-16 18:37
桥墩的冲刷是目前桥梁损毁的主要原因。桥墩周围的水流结构很复杂,下降水流、两侧的马蹄形漩涡、尾部的尾流漩涡、桥墩两侧和墩后由床面附近释放的小漩涡,这几种漩涡体系组成了桥墩周围复杂的水流结构。现如今,国内外很多专家学者都在研究有关桥墩方面的防冲刷原理,取得了丰富的科研成果,形成了成熟的理论体系。前人开展了系列的物理模型试验,本文使用Flow-3D软件模拟验证前人的研究成果,同时说明Flow-3D可以准确模拟圆端形桥墩三维绕流和冲刷现象。本文采用数值模拟与理论分析相结合的手段,从圆端形桥墩周围行进水流的特征和变化进行研究分析。模型试验中采用环翼式防冲板对桥墩进行防护。其防冲的主要原理是通过改变桥墩周围的水流结构,主动降低下了降水流对桥墩的冲刷。经过模拟计算得出:圆端形桥墩在安装上防冲板后会显著的减少下潜水流;当防冲板安装在水深1/3处位置时,防冲刷效果最明显;行进水流的垂向流速是造成桥墩底部冲刷的主要因素,纵向流速次之,横向流速影响最小,在安装上防冲板后可以有效的阻挡下降水流的冲刷;墩前和墩后流场有明显的区别,墩前的流场比墩后的流场受到桥墩的影响较小,墩后尾部涡流与回流现象较明显。通过Flo...
【文章来源】：内蒙古农业大学内蒙古自治区
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
宝成铁路石亭江铁路大桥Fig.1Baochengrailwaystonetingjiangrailwaybridge
时也提高了研究效率。近年来，数值模拟技术的日渐取得了巨大的进步已经能够较真实地反映水流的流约了资源和时间，同时也提高了效率。如今在我国数专家学者的重视，成为一种重要的科学研究手段，为利用数值模拟来研究圆柱桥墩的绕流问题紧跟时代刷问题的研究开辟一条新的途径和研究思路。前人圆端形桥墩冲刷水力学特性水工模型试验的研模拟这一方法对该问题进行求解，在三维数学模型中压力等流场特征，对比验证数值模型和实际模型的实墩周围的流场分布以及冲刷特性，初步探索水流与冲，建立模型，设定相应的初始条件和边界条件，对圆冲板之间进行防冲刷对比的模拟，研究了圆端形桥墩用模型实验的数据（王丹 2017）验证了本文模拟结的实用性。 Flow-3D 软件对模型进行数值模拟分析的技术路线
墩：矩形桥墩、圆端形桥墩、圆形桥墩、尖端形桥墩；如图3 所示。（2）拱桥重力式墩：普通墩、单向推力墩。轻型桥墩又包括：空心墩、柔性墩和柱式墩。本文主要探讨圆端形桥墩，其形状为矩形两侧各接一个半圆，虽然结构比较复杂，但更易于水流流动，能够降低流动阻力，在跨河桥中应用最普遍。圆端形桥墩半圆加矩形的结构对水流产生的影响比圆柱形桥墩更加复杂[23]。所以对圆端形桥墩的紊流特征进行深入研究具有重要意义。圆端形桥墩 圆形桥墩矩形桥墩 尖端形桥墩图 3 梁桥重力式墩Fig.3 Beam bridge gravity pier15
【参考文献】：
期刊论文
[1]环翼式防冲板对圆端形桥墩局部冲刷试验及水力特性[J]. 牟献友,王丹,冀鸿兰,李春江,乔春林. 南水北调与水利科技. 2017(05)
[2]桥墩上环翼型防冲板和开缝组合新型防护试验研究[J]. 牟献友,乔春林,冀鸿兰,李春江,王丹. 水力发电学报. 2017(04)
[3]串联环翼式桥墩间冲刷防护影响研究[J]. 柏涛,牟献友,任致贤,洪龙生,吴金峰. 水电能源科学. 2016(09)
[4]Clear-water local scouring around three piers in a tandem arrangement[J]. WANG Hao,TANG Hong Wu,XIAO Jiang Feng,WANG Yao,JIANG Sheng. Science China（Technological Sciences）. 2016(06)
[5]单圆柱桥墩冲刷的三维数值模拟[J]. 吉鸿敏,张新燕,朱德兰. 中国农村水利水电. 2015(11)
[6]桥墩防冲板结构控制因素及其优化研究[J]. 李春江,牟献友,王祚,田剑浩. 水电能源科学. 2015(06)
[7]不同流量下环翼型防冲板结构优化试验[J]. 王祚,牟献友,李春江,田剑浩. 水利水运工程学报. 2015(02)
[8]环翼式桥墩最优挡板形状试验[J]. 陈艳梅,牟献友,成兰艳,张志澍. 水利水电科技进展. 2014(03)
[9]环翼式桥墩挡板形状对垂向水力特性的影响[J]. 陈艳梅,牟献友,成兰艳,李春江. 水利水运工程学报. 2014(01)
[10]声学多普勒测流原理及应用研究[J]. 张春海,董晓冰. 吉林水利. 2013(11)
硕士论文
[1]圆端形桥墩的新型防护措施研究[D]. 王丹.内蒙古农业大学 2017
[2]环翼型防冲板和开缝组合防护对桥墩局部冲刷的影响试验研究[D]. 乔春林.内蒙古农业大学 2017
[3]基于Flow-3D的有压管道水锤数值模拟研究[D]. 刘洁.哈尔滨工业大学 2017
[4]圆柱桥墩绕流的数值模拟研究[D]. 吉鸿敏.西北农林科技大学 2015
[5]环翼式桥墩局部冲刷防护数值模拟研究[D]. 白佳乐.内蒙古农业大学 2013
[6]环翼式桥（闸）墩防冲刷实验研究[D]. 张万锋.内蒙古农业大学 2011
[7]桥梁墩台局部冲刷与CFD仿真研究[D]. 刘震卿.湖南大学 2010
[8]圆端形桥墩周围水流紊动特性及紊流宽度研究[D]. 祖小勇.长沙理工大学 2009
[9]桥墩局部冲刷深度预测方法研究[D]. 孟庆峰.长沙理工大学 2008
本文编号：3287544
【文章来源】：内蒙古农业大学内蒙古自治区
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
宝成铁路石亭江铁路大桥Fig.1Baochengrailwaystonetingjiangrailwaybridge
时也提高了研究效率。近年来，数值模拟技术的日渐取得了巨大的进步已经能够较真实地反映水流的流约了资源和时间，同时也提高了效率。如今在我国数专家学者的重视，成为一种重要的科学研究手段，为利用数值模拟来研究圆柱桥墩的绕流问题紧跟时代刷问题的研究开辟一条新的途径和研究思路。前人圆端形桥墩冲刷水力学特性水工模型试验的研模拟这一方法对该问题进行求解，在三维数学模型中压力等流场特征，对比验证数值模型和实际模型的实墩周围的流场分布以及冲刷特性，初步探索水流与冲，建立模型，设定相应的初始条件和边界条件，对圆冲板之间进行防冲刷对比的模拟，研究了圆端形桥墩用模型实验的数据（王丹 2017）验证了本文模拟结的实用性。 Flow-3D 软件对模型进行数值模拟分析的技术路线
墩：矩形桥墩、圆端形桥墩、圆形桥墩、尖端形桥墩；如图3 所示。（2）拱桥重力式墩：普通墩、单向推力墩。轻型桥墩又包括：空心墩、柔性墩和柱式墩。本文主要探讨圆端形桥墩，其形状为矩形两侧各接一个半圆，虽然结构比较复杂，但更易于水流流动，能够降低流动阻力，在跨河桥中应用最普遍。圆端形桥墩半圆加矩形的结构对水流产生的影响比圆柱形桥墩更加复杂[23]。所以对圆端形桥墩的紊流特征进行深入研究具有重要意义。圆端形桥墩 圆形桥墩矩形桥墩 尖端形桥墩图 3 梁桥重力式墩Fig.3 Beam bridge gravity pier15
【参考文献】：
期刊论文
[1]环翼式防冲板对圆端形桥墩局部冲刷试验及水力特性[J]. 牟献友,王丹,冀鸿兰,李春江,乔春林. 南水北调与水利科技. 2017(05)
[2]桥墩上环翼型防冲板和开缝组合新型防护试验研究[J]. 牟献友,乔春林,冀鸿兰,李春江,王丹. 水力发电学报. 2017(04)
[3]串联环翼式桥墩间冲刷防护影响研究[J]. 柏涛,牟献友,任致贤,洪龙生,吴金峰. 水电能源科学. 2016(09)
[4]Clear-water local scouring around three piers in a tandem arrangement[J]. WANG Hao,TANG Hong Wu,XIAO Jiang Feng,WANG Yao,JIANG Sheng. Science China（Technological Sciences）. 2016(06)
[5]单圆柱桥墩冲刷的三维数值模拟[J]. 吉鸿敏,张新燕,朱德兰. 中国农村水利水电. 2015(11)
[6]桥墩防冲板结构控制因素及其优化研究[J]. 李春江,牟献友,王祚,田剑浩. 水电能源科学. 2015(06)
[7]不同流量下环翼型防冲板结构优化试验[J]. 王祚,牟献友,李春江,田剑浩. 水利水运工程学报. 2015(02)
[8]环翼式桥墩最优挡板形状试验[J]. 陈艳梅,牟献友,成兰艳,张志澍. 水利水电科技进展. 2014(03)
[9]环翼式桥墩挡板形状对垂向水力特性的影响[J]. 陈艳梅,牟献友,成兰艳,李春江. 水利水运工程学报. 2014(01)
[10]声学多普勒测流原理及应用研究[J]. 张春海,董晓冰. 吉林水利. 2013(11)
硕士论文
[1]圆端形桥墩的新型防护措施研究[D]. 王丹.内蒙古农业大学 2017
[2]环翼型防冲板和开缝组合防护对桥墩局部冲刷的影响试验研究[D]. 乔春林.内蒙古农业大学 2017
[3]基于Flow-3D的有压管道水锤数值模拟研究[D]. 刘洁.哈尔滨工业大学 2017
[4]圆柱桥墩绕流的数值模拟研究[D]. 吉鸿敏.西北农林科技大学 2015
[5]环翼式桥墩局部冲刷防护数值模拟研究[D]. 白佳乐.内蒙古农业大学 2013
[6]环翼式桥（闸）墩防冲刷实验研究[D]. 张万锋.内蒙古农业大学 2011
[7]桥梁墩台局部冲刷与CFD仿真研究[D]. 刘震卿.湖南大学 2010
[8]圆端形桥墩周围水流紊动特性及紊流宽度研究[D]. 祖小勇.长沙理工大学 2009
[9]桥墩局部冲刷深度预测方法研究[D]. 孟庆峰.长沙理工大学 2008
本文编号：3287544
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