學(xué)科專業(yè)：水力學(xué)及河流動力學(xué)
授予學(xué)位：工學(xué)碩士
學(xué)位授予單位：長沙理工大學(xué)
學(xué)位年度： 2009年
在一些通航河流上，由于橋墩的存在惡化了通航條件，導(dǎo)致船舶碰撞橋墩事件時有發(fā)生。墩柱周圍由于水流情況復(fù)雜，為航行的不安全區(qū)。目前橋墩周圍不安全區(qū)寬度的界定多數(shù)依據(jù)橋墩周圍水流流態(tài)變化，通過有無橋墩水流紊動特性變化來分析不安全區(qū)寬度還比較少。開展橋墩周圍水流紊動特性和紊流寬度的試驗研究，進(jìn)一步分析橋墩周圍水流情況，有利于確定橋墩周圍危害行船安全的水流寬度范圍，有重要的工程實踐意義。
采用理論分析和試驗研究的方法，就圓端形橋墩周圍的水流紊動特性和紊流寬度開展試驗研究。在概化水槽試驗中，采用ADV流速儀對橋墩周圍水流流速進(jìn)行測量，采用數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析計算，得到圓端形橋墩周圍流場及紊動變化情況，給出了圓端形橋墩周圍三維的流速矢量圖和各斷面的二維流速矢量圖及不同水深平面二維流速矢量圖。
橋墩周圍垂線上紊流強(qiáng)度最大位置在O～O．2h與0．8h~h兩個區(qū)間非均勻分布，在O．2h—O．8h間紊流強(qiáng)度大小分布比較均勻。選用0．883h位置紊流強(qiáng)度橫向分布情況為研究對象，發(fā)現(xiàn)橋墩存在對紊流強(qiáng)度的變化影響存在極值，極值大小和出現(xiàn)位置離橋墩的距離隨著流速增大而增大。據(jù)極值出現(xiàn)位置離橋墩距離確定紊流寬度，給出了橋墩紊流寬度與弗汝德數(shù)的關(guān)系。
橋墩周圍許許多多大小不等渦體相互摻混是橋墩周圍紊流形成的根本原因。渦體在靠近槽壁處大量存在和在接近水面處的大量富集是橋墩周圍垂線上紊流強(qiáng)度最大點在0．O．2h、0．8h．1h兩個區(qū)間非均勻分布重要原因。隨著斷面平均流速
增大，渦體密集點外移且流速的脈動更為劇烈，這便是橋墩存在對水流紊流強(qiáng)度影響極值變大且出現(xiàn)位置離橋墩距離更遠(yuǎn)的主要原因。提出船舶經(jīng)過通航橋孔時遇到的險流實際上是船行波、水流、橋墩等共同作用的結(jié)果。
