孙志林,於刚节,许　丹,马国淇

(浙江大学 港口海岸及近海工程研究所,浙江 杭州 310058)



正态曲面丁坝三维水流数值模拟

孙志林,於刚节,许丹,马国淇

(浙江大学 港口海岸及近海工程研究所,浙江 杭州 310058)

摘要:针对丁坝周围流动呈强三维紊流特征,相应坝头局部床面不可避免地产生冲刷坑,严重时导致丁坝水毁的问题,提出正态曲面形式的新型丁坝结构,可以优化丁坝周围水流结构,减小坝头局部冲刷.基于三维数值模拟研究新型丁坝的水动力特性.结果表明,与梯形丁坝相比,正态曲面丁坝可以起到平顺水流、减少剧烈紊动和增大过流面积的作用,避免流线过度弯曲和集中,减小丁坝周围的涡量强度,在一定程度上减弱坝头水动力.坝头曲面能够削弱坝头下潜流的冲刷作用,降低坝头局部冲刷深度,利于丁坝稳定.

关键词：正态曲面；丁坝；三维水流

丁坝是航道整治与维护工程中广泛应用的一种水工建筑物,可以起到束窄水流,冲深河槽的作用,同时能够减弱岸边流速,保护河岸免受冲刷[1].丁坝会改变流向,迫使水流绕过坝头,局部地改变了流动形态.同时,丁坝使河道流线集中,自坝头至坝后产生分离涡,呈强三维紊流特征,在绕流和马蹄涡作用下坝头床面形成局部冲刷坑,易诱发丁坝水毁.

人们采取各种措施,如合理设置丁坝坝长、坝高、间距、挑角等[2-8],以最大限度地防护河岸和改善通航条件.有些学者在坝体结构形式方面开展了研究,试图平顺坝头水流,减少局部冲刷.Uijttewaal[9]提出上半部分为常规丁坝,下半部分为透水桩坝的组合式丁坝；……