论文部分内容阅读
在三峡水库蓄水发电以后,库区水位已发生较大变化,在库区河段的季节性暴雨等极端情况下,三峡水库上游码头将经受高水位、大流速的特殊水文条件考验,水流将对码头产生重要影响。框架墩式码头为新型结构码头,自身设有多层联系撑,结构受水流影响复杂,所受水流荷载目前无法准确计算,为准确了解框架墩式码头结构的水流影响问题,对此类码头水流荷载更加明确的受力以及结构优化、降低工程造价等方面有着重大意义。本文基于FLUENT流体计算软件,建立二维与三维计算模型,逐步从简单的两方柱绕流、多方柱的绕流、再到带横纵撑的三维绕流模拟计算,旨在探寻特定条件下,框架墩式码头结构中桩柱的绕流阻力系数以及绕流流场的分析,为类似码头水流力计算提供一定的参考。二维模拟计算为:串并联两方柱的绕流与单排、双排并列三方柱的绕流模拟。串联时的方柱间距变化对下游方柱所受水流阻力的影响较大,上游方柱阻力系数基本维持在2.0,与单柱时的阻力系数基本相等。下游方柱的阻力系数从-0.62而随着间距增大而递增,出现负值是因为流场的改变导致方柱前后压差变化的结果。并列两方柱与三方柱时绕流参数出现一定的对称现象,均为处于对称尖角位置的方柱;并列两方柱时的间距比为2、2.5、3时的阻力系数分别为2.40、2.28、2.18,而并列三方柱间距比为1、2、3、4时左右两边的方柱阻力系数分别为3.63、2.69、2.35、2.21,同样,各阻力系数均较单柱时有所增大。双排并列三方柱绕流模拟研究得到各方柱阻力系数主要在1.65~3.63这个区间,其各方柱的阻力系数没有明显的变化规律。本文还进行了单横撑、双横撑的两并列方柱与带一层横纵联系撑的双排四方柱的三维数值模拟。研究表明:对于一般的工程情形,一定间距下码头中的上下层横撑在水流作用下的相互影响已经较小,横撑自身的阻力系数同样为2.0,而对于带有横纵联系撑时的双排四方柱的绕流时,下游横撑所受水流阻力明显减小,其阻力系数已减小到0.5,而纵撑的水流阻力可忽略不计。通过二维与三维模拟计算发现:串并列时桩柱的间距变化对其后方的流场改变作用明显,在来流流速不变的前提下,间距因素为影响桩柱绕流流场的主要因素。