弯道水流对桥墩下游水流流态的影响与改进

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作   者：

杨焘铭;  王志国;  张才杰;  李鑫垚;  郑东;  刘立龙; 

作者机构：

河北工程大学水利水电学院;  南水北调中线公司河北分公司邯郸管理处; 

关键词：

数学模型;  尾部流态;  桥墩;  流速分布;  分布影响;  弯道水流; 

期刊名称：

南水北调与水利科技(中英文)

i s s n：

2096-8086

年卷期：

2024 年 22 卷 006 期

页   码：

1205-1213

摘   要：

在实际工程中，经常将桥墩设置于弯道水流影响范围之内。当桥墩上游存在偏流现象时，桥墩下游漩涡脱落产生的低流速区与偏流相互影响，导致下游流速分布呈现极不均匀状态，从而对下游边坡与相关建筑物构成危害。为改善弯道水流引起的桥墩下游水流流态紊乱，基于ANSYS Fluent建立k-ωSST三维数值模拟与物理模型试验相结合的方法，研究不同桥墩尾部形态对下游流速分布的影响，并对下游偏流加剧的原因进行分析。结果表明：当上游来流发生偏移，偏流与桥墩尾部的低流速区之间相对流速差增大时，将导致下游水流紊乱增强；改进桥墩尾端形态可以改善下游流速分布状况，桥墩尾端长度与稳流效果在本研究范围内呈正相关关系，桥墩前端圆弧半径与稳流效果呈负相关关系。本研究成果可为弯道水流中桥墩修建等提供参考。