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内河弯曲河段桥墩二维流场及其通航水域研究
| 论文题名： | 内河弯曲河段桥墩二维流场及其通航水域研究 |
| 关键词： | 数值模拟;安全措施;二维流场;船桥碰撞风险 |
| 摘要： | 内河是我国水上交通的重要通道，据资料统计，目前我国通航里程已达到12.3万公里。长江干线是我国内河水路交通运输的黄金水道，船舶在长江水上航行，应了解航道的水深、航宽、弯曲半径等重要航道尺度指标，同时，要掌握船舶所选择航路附近的水流流速和流向等水文条件，以此在船舶驾引操纵中利用好船舶车和舵的控制力来克服水流的影响。尤其是在内河弯曲河段中，当跨河桥梁在水中设置桥墩时会导致通航水域受到限制，通航桥孔两墩之间的流场受桥墩影响产生局部异常的流态，从而给船舶通过桥区水域的驾引操纵产生影响，可能潜在一定的船桥碰撞风险。因此，要求船长应掌握桥墩局部水流状态，制定安全应对措施，合理控制船舶桥区水域运动姿态，保证船舶能航行在计划航路上，以保障船舶通过桥区水域的安全。 目前，长江干线已建、在建桥梁有90余座，随着长江沿岸各城镇、港口物质文化交流的不断增长，两岸主要交通要道对桥梁建设的需求逐年增加。按照桥梁建设规范，在长江干线顺直河段满足桥梁建设选址要求的水域已趋于饱和，尤其是长江中、下游水域，具备建桥条件的河段都已建有桥梁。为此，不得不考虑在弯曲河段上建设桥梁，而且有些城镇要道也处在长江弯曲河段附近，如果大距离绕行建桥难以满足陆岸交通干线的接线要求，同时会增加桥梁建设成本，因此，在长江弯曲河段上建设桥梁将逐年增多。跨河桥梁建设，如果在水中布设桥墩会一定程度缩窄有限的航道宽度，在弯曲河段上如果桥梁跨度较小、水中墩布设较多则其影响更为突出，同时，因弯曲河段扫弯水作用，会导致桥墩处流速分布极不均匀，且水流流态紊乱。这将给船舶过桥航行带来诸多不利，为缓解这种风险，掌握其影响程度，提出有效缓解措施，有必要研究桥梁在弯曲河段水中设墩后周围的流场及流态变化特征。 为掌握桥墩附近水流动力情况，依据有关通航技术标准和规范。本文运用FLUENT软件的数值模拟技术，模拟计算弯曲河段桥梁水中设墩前、后的流场变化，计算桥梁在弯曲河段不同桥墩间距（孔跨布置）、不同曲率半径、不同流速条件下，水中设墩产生紊流的影响范围。研究分析各种组合条件下桥梁水中设墩后船舶在通航孔可航行的安全范围，为船舶安全通过弯曲河段的桥梁提供参考依据。 |
| 作者： | 潘纬超 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 刘明俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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