单向流作用下直立圆柱局部冲刷及其防护的实验研究

发布时间：2024-04-02 06:18

　　近海工程中,直立圆柱结构的局部冲刷是引起结构破坏的重要因素。因此,为深入研究直立圆柱局部冲刷的破坏机理和特性,本文采用物理模型实验的方法,针对以下两个问题开展了相关研究工作。第一部分研究了单向流作用下单立柱的局部冲刷。实验过程中使用Contact Image Sensor(CIS)传感器监测冲坑深度随时间的变化,采用3D地形扫描仪测量模型附近受冲刷的沙床,得到地形数据。实验完成后处理CIS数据,得到冲坑深度时间历程线,并分析其时间尺度T和冲刷平衡深度S₀。结合模型周围冲坑和下游沙丘的地形特点,研究雷诺数Re对冲坑尺寸、沙丘高度和位置的影响作用。最后,通过对比来分析无量纲化的冲刷平衡深度S₀/D、冲坑半径L₀/D与Re的依赖关系,其中,D为圆柱直径。研究表明,在相同流速条件下,随着Re的增大,时间尺度和冲刷平衡深度逐渐增大,冲坑尺寸变大,沙丘位置逐渐靠向下游,沙丘高度也呈增大的趋势。此外,S₀/D和L₀/D与Re的变化关系符合幂函数关系。第二部分研究了单向流作用下单立柱的冲刷防护...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 流场结构与冲刷机理
        1.2.2 局部冲刷的影响因素
        1.2.3 冲刷平衡深度和时间尺度的预测
        1.2.4 冲刷防护
        1.2.5 主要存在问题
    1.3 本文研究内容
2 实验设置与方法
    2.1 实验装置
        2.1.1 O-Tube水槽
        2.1.2 实验仪器
    2.2 实验模型
    2.3 流速率定
    2.4 实验参数设置
        2.4.1 模型砂的物理参数与布置
        2.4.2 水槽断面流速设置
    2.5 实验方案与工况设置
        2.5.1 局部冲刷实验
        2.5.2 冲刷防护实验
    2.6 本章小结
3 单向流直立圆柱局部冲刷
    3.1 冲刷发展过程
        3.1.1 时间历程线的拟合
        3.1.2 特性分析
    3.2 冲刷地形
        3.2.1 冲坑与沙丘特点
        3.2.2 地形特点与雷诺数Re的关系
    3.3 S₀和L₀ 与雷诺数Re的关系
        3.3.1 预测值的可靠性
        3.3.2 平衡冲刷深度
        3.3.3 冲坑半径
    3.4 本章小结
4 扩展基础的冲刷防护
    4.1 冲刷地形
        4.1.1 地形特性分析
        4.1.2 冲刷防护建议
    4.2 本章小结
5 结论与展望
    5.1 本文研究内容
    5.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3945947