论文部分内容阅读
汛期黄河洪水,对大坝有严重的掏刷作用。河务部门为了保护大坝的安全,尝试将牵拉机械化埽体-厢枕抛掷于大坝迎水表面上抢险护坝。汛期洪水流速较大,大坝附近水流结构比较复杂。明确厢枕的运动特性与受力状况,评估厢枕的水下稳定性,是河务设计和施工部门非常关心的问题。
根据河务部门提供的有关资料,本论文制定研究方案和技术路线,将整个研究划分为三个独立工作,即试验研究、紊流数值模拟和力学计算研究。
在试验研究中,设计专门的力学参数试验测量厢枕的浮容重和静摩擦系数;根据设计水力条件与厢枕的抛投特点,进行了不同条件、多组次的厢枕沉落概化模型试验,测量厢枕沉落到不同流层时达到平衡稳定后的纵向(顺流向)偏移量和牵拉绳拉力的下临界值,观察厢枕变加速运动时的稳定状况。通过对实测数据的分析整理得到了厢枕在水下沉落的偏移特性和牵拉绳的拉力的力学特性;对大坝坝头附近区域三维流场的流速和特征断面水位也进行测量。
建立紊流数学模型,对不同水深、流速情况下大坝坝头附近流场状况进行三维数值模拟。将模拟计算和实测数据进行对比,得到了较好的吻合,实现相互验证、相互补充的效果。对结果进行可视化后处理,并对流场特性进行了分析。
通过建立空间任意力系平衡方程和附加条件方程,对所有未知的力学变量和参数进行求解,并分析这些变量和参数的变化规律和影响因素。利用力学计算结果和流场数据对绕流阻力、升力系数进行计算,对两系数随相对水深和雷诺数的变化规律进行探讨。