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具有自由液面的直立墩柱绕流及局部冲刷三维数值模拟研究
| 论文题名： | 具有自由液面的直立墩柱绕流及局部冲刷三维数值模拟研究 |
| 关键词： | 直立墩柱绕流;马蹄涡;自由液面;局部冲刷;数值模拟;RNGk-ε紊流模型 |
| 摘要： | 利用三维数值模型研究了具有自由液面的稳定流中直立墩柱周围的流体流动及床面冲刷过程。雷诺应力方程用RNGk-ε紊流模型进行封闭。首先利用流体模型研究了墩柱周围的马蹄涡和尾涡流动过程，分析了边界层厚度和雷诺数对马蹄涡的影响。算例中边界层厚度与墩柱直径的比值δ/D从2×10-2变化至10，墩柱的雷诺数Re从20增至106。通过数值计算得到了墩柱周围(包括马蹄涡区域和尾涡区域下)的床面剪切应力放大系数；同时，结合墩柱周围自由液面形态的计算结果，分析了弗汝德数Fr对柱前水面升高值的影响及墩柱周围垂直断面上流速分布。水流计算结果用物理模型试验进行了验证。 对稳定流中墩柱周围的局部冲刷进行了三维数值模拟，床面为无粘性均匀沙。结果表明本文的数值模型计算所得的迎流侧的冲刷坑剖面坡度与泥沙休止角吻合较好(约为32°)。墩柱迎流侧计算所得的冲刷深度增长速度与物理模型试验结果在初始阶段吻合较好，后期偏小；在背流侧，冲刷坑深度与物理模型试验有差异。 |
| 作者： | 刘慧芳 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 李绍武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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