基于FLOW-3D的圆端形桥墩防护措施数值模拟研究

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:z19910620
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桥墩的冲刷是目前桥梁损毁的主要原因。桥墩周围的水流结构很复杂,下降水流、两侧的马蹄形漩涡、尾部的尾流漩涡、桥墩两侧和墩后由床面附近释放的小漩涡,这几种漩涡体系组成了桥墩周围复杂的水流结构。现如今,国内外很多专家学者都在研究有关桥墩方面的防冲刷原理,取得了丰富的科研成果,形成了成熟的理论体系。前人开展了系列的物理模型试验,本文使用Flow-3D软件模拟验证前人的研究成果,同时说明Flow-3D可以准确模拟圆端形桥墩三维绕流和冲刷现象。本文采用数值模拟与理论分析相结合的手段,从圆端形桥墩周围行进水流的特征和变化进行研究分析。模型试验中采用环翼式防冲板对桥墩进行防护。其防冲的主要原理是通过改变桥墩周围的水流结构,主动降低下了降水流对桥墩的冲刷。经过模拟计算得出:圆端形桥墩在安装上防冲板后会显著的减少下潜水流;当防冲板安装在水深1/3处位置时,防冲刷效果最明显;行进水流的垂向流速是造成桥墩底部冲刷的主要因素,纵向流速次之,横向流速影响最小,在安装上防冲板后可以有效的阻挡下降水流的冲刷;墩前和墩后流场有明显的区别,墩前的流场比墩后的流场受到桥墩的影响较小,墩后尾部涡流与回流现象较明显。通过Flow-3D流体力学软件进行数值模拟分析,得出圆端形桥墩周围行进水流及其流场变化情况,分析出了不同时刻圆端形桥墩附近的冲坑体积变化、流速矢量图和压力云图;研究圆端形桥墩绕流流场特征和桥墩冲刷特点,探索圆端形桥墩绕流和冲刷之间的关系,以期为圆端形桥墩绕流及冲刷研究提供理论依据和新的研究思路。
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