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挖入式港池三维水流特性及对泥沙淤积的影响研究
| 论文题名： | 挖入式港池三维水流特性及对泥沙淤积的影响研究 |
| 关键词： | 挖入式港池;三维水流特性;泥沙淤积;紊动强度;浑水密度 |
| 摘要： | 挖入式港池是港口平面布置中一种常用布置形式,由于在挖入式港池为典型的盲肠河段,港池内普遍存在回流运动,从主流扩散的泥沙进入港池,在港池口门附近以及港池内淤积,对港池正常运营造成影响。目前对挖入式港池淤积问题的研究主要从水流运动特性间接分析泥沙淤积机理,由于挖入式港池内水体为水、沙混合相流体,因此只有采用浑水模型才能真实的反应港池内水流运动特性,同时亦能从泥沙淤积的角度认识港池淤积机理。 本文通过采用浑水物理模型研究了港池的三维水流特性,并进一步研究边界条件对泥沙淤积的影响机理,在此基础上建立了水沙两相流模型,采用紊动能和水沙混合相密度对港池泥沙淤积分布规律进行研究,得到以下主要结论: 1)挖入式港池的水流运动呈典型的三维特性,从紊动强度上看,掺混区的水体紊动强度最大,沿港池轴线向港池内部沿程递减,并在港池后壁附近趋于零。掺混区范围随水流方向逐步增大;回流区中紊动强度较大区域为主生与次生回流的摩擦流带:主生回流中心的紊动强度较小,周界紊动强度较大,在水深方向,紊动强度沿深度降低。 2)影响港池三维水流运动特性的主要因素是口门宽度、港池轴线与主流夹角、主流流速,以上因素均是通过改变口门掺混区的紊动强度,进而改变掺混区至回流区的紊动能梯度,最终改变了港池的水流运动特性。港池口门宽度越大,港池回流范围越大,紊动强度较大的区域也越大;港池轴线与主流夹角越大,回流范围越大,从掺混区至回流区的紊动能梯度越大;主流的流速越大,掺混区的紊动能越大。 3)港池内外水体的挟沙力差值是港池内泥沙淤积程度和分布范围的原因。港池泥沙淤积程度与港池口门宽度成正比,随港池轴线与水流的交角增加而加深,随主流流速增大而增大。 |
| 作者： | 周千凯 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 刘晓平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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