【摘 要】
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射流冲刷是疏浚工程、水利开发和海洋工程中必不可少的一环,水射流技术的进步直接影响到河流、水库和海洋资源的开发和利用。针对混流喷嘴淹没射流冲刷特性展开研究,系统地分析各参数对射流冲刷结果的影响,在工程应用方面有很大的价值。本文利用FLOW-3D流体仿真软件建立混流喷嘴和圆形喷嘴射流冲刷数值模型,采用控制变量法设计多种淹没射流冲刷工况,从流速分布、冲坑特性和悬沙特性等方面分析模拟结果,研究初始射流流速
【基金项目】
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清洁能源与生态水利工程研究中心（编号：QNZX201903）
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射流冲刷是疏浚工程、水利开发和海洋工程中必不可少的一环,水射流技术的进步直接影响到河流、水库和海洋资源的开发和利用。针对混流喷嘴淹没射流冲刷特性展开研究,系统地分析各参数对射流冲刷结果的影响,在工程应用方面有很大的价值。本文利用FLOW-3D流体仿真软件建立混流喷嘴和圆形喷嘴射流冲刷数值模型,采用控制变量法设计多种淹没射流冲刷工况,从流速分布、冲坑特性和悬沙特性等方面分析模拟结果,研究初始射流流速、射流靶距和床沙粒径对冲刷结果的影响,对比混流喷嘴射流和圆形喷嘴射流的冲刷效果。主要结论如下:（1）混流喷嘴射流冲刷在流速分布、冲刷坑尺寸、悬沙范围等方面都优于圆形喷嘴,相对于圆形喷嘴射流冲刷过程,混流喷嘴射流冲刷的流速提升约12%～18%,最大冲深增加 0.3%～16.5%。（2）射流初始流速越大,冲刷坑的尺寸和悬沙扩散范围越大,最大冲深与初始射流流速呈正相关关系。初始流速较大的强冲刷工况中,初始流速对冲坑半径和最大悬沙宽度的影响较强,对沙丘高度和最大悬沙高度影响较弱。混流喷嘴射流冲刷过程的最大冲深对初始射流流速的敏感性相对于圆形喷嘴较小一些。（3）存在一个临界靶距使得射流冲刷效果最优,临界靶距出现在200mm至250mm范围之间。混流喷嘴相比于圆形喷嘴提高了最大冲深的峰值,减缓了最大冲深随靶距增大而减小的趋势。（4）在射流初始流速、射流靶距等条件相同时,床沙粒径越大,冲刷坑尺寸和悬沙范围越小。射流冲刷的最大冲深、冲刷坑半径及最大悬沙宽度皆与沙床粒径呈负相关线性关系,冲刷平衡状态时冲坑边缘沙丘堆积高度随床沙粒径增加而先增加后降低,最大悬沙高度与沙床粒径负相关。
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