插有緩變曲線的彎道水流三維數(shù)值模擬研究.pdf

1、彎曲型河流是自然界最為常見的河流形態(tài)之一，當(dāng)水流流經(jīng)彎道時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)在重力和離心慣性力的共同作用下，橫斷面上形成二次流，與主流的縱向速度疊加，構(gòu)成螺旋流；凹岸水位較高，表面的水流從凸岸流向凹岸，進(jìn)而潛入水底往朝凸岸流去，又翻到水面凹岸，如此循環(huán)，最終凹岸造成沖刷而凸岸造成淤積。因此研究并優(yōu)化彎道曲線形式，進(jìn)而改善彎道水流流態(tài)、緩解彎道床底沖刷對(duì)于河流治理、港口興建、引水排沙、橋墩防沖以及改善河道航運(yùn)等方面，具有重要意義。
　　本文

2、通過引入可以舒緩水流沖擊力和離心力作用的對(duì)稱基本型彎道、非對(duì)稱A型彎道和非對(duì)稱B型彎道這三種新的彎道型式，在清水定床和清水沖刷兩種工況下，利用MIKE3軟件流場(chǎng)模型（Flow Model FM）中的水動(dòng)力模塊（HD）和泥沙輸移模塊（ST），模擬了四種彎道型式下彎道的水面形態(tài)、水流流態(tài)及河床沖淤變形，研究了能夠減輕水流對(duì)河床及堤身、堤腳沖蝕破壞的最優(yōu)彎道型式。經(jīng)過數(shù)值模擬得出了以下結(jié)論：
　　（1）插有緩變曲線三種彎道型式的水面超高

3、及橫比降較單曲線彎道大幅減小，對(duì)稱基本型彎道幅度最為明顯。
　　（2）插有緩變曲線彎道的近底流速遠(yuǎn)小于單曲線彎道，因此泥沙橫向輸移程度小于單曲線彎道，這表明插有緩變曲線的彎道可有效減小泥沙的橫向輸移。
　?。?）插有緩變曲線的三種彎道沖深明顯比單曲線彎道淺。
　?。?）插有緩變曲線彎道可改善彎道水流流態(tài)，滯后頂沖點(diǎn)位置，縮短凹岸沖刷長(zhǎng)度，其中對(duì)稱基本型彎道的效果最為明顯。
　?。?）從沖淤趨勢(shì)及水面形態(tài)上看，各種