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船闸下闸首水流结构的试验研究与三维数值模拟
| 论文题名： | 船闸下闸首水流结构的试验研究与三维数值模拟 |
| 关键词： | 船闸下闸首;水流结构;流速分布;数值模拟 |
| 摘要： | 伴随着地方经济的快速发展，盐邵船闸过闸货运量的逐年加大，使船闸本身的引航道尺度不能很好满足过闸船舶停泊、待闸的运行要求。虽然船闸已经处于24小时满负荷运行状态但仍有大量船舶滞留于引航道口门水域，航道的通畅及进出船闸船舶的航行安全受到了严重的影响。船闸下闸首是船闸出口与河道自由航行河段起枢纽作用的区域，它的水流条件的好坏将直接影响到过闸船舶的安全。 本文根据重力相似的原理制作了试验模型，通过多种测量手段测定引航道不同断面上流速，分别得到了各种工况的流速分布情况。采用化学试剂和塑料悬浮粒子分别得到各工况的水流的底层和面层流场分布状况。试验表明在添加弧形导航墙的工程措施情况下可以消除下闸首出口处的淤积区，但是由于过流断面的减小，致使水流的动能增大。在前面试验的基础上增加1.0 m深消力池工程措施，可使纵向和回流速度减小，说明消力池对消除引航道口门区的水流能量是有效的。 通过数值模拟计算对下闸首出口的水流结构进行三维数值模拟，模拟了原状工况、导航墙工况、不同深度消力池工况，分别得到了下闸首的流速分布云图、流速矢量图、水流流线图，并对不同纵剖面的流速以及能量分布进行对比。模拟结果显示由于增加了消力池，船闸下闸首下游水深变大，水流沿水深方向的扩散调整更充分，使闸室下游引航道左侧平面上的回流变小，流速也相对减小。同时随着消力池深度的增加以及消力池长度的增大，下游引航道左侧平面上的回流区域越来越小，流速也逐渐的降低。 本文研究的结果将用于改善过闸船舶的待闸条件，以及缓解由于引航道标准偏低而引发船舶待闸、过闸的安全隐患，减小船闸安全运行管理的困难，同时也为我省类似船闸的改造和管理供依据。 |
| 作者： | 衡阳 |
| 专业： | 水工结构工程 |
| 导师： | 袁新明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 扬州大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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