李子越

(阜新市佳音工程项目管理有限公司，辽宁 阜新 123000)

0 前 言

在水库、闸坝建设工程中，水下工程抛石主要通过水下夯锤进行夯击加固，不同夯锤类型受到水流绕流影响其夯击效果及效能差异十分明显，亟需对不同夯锤类型下的水流绕流进行分析，从而提高夯锤的击效果及效能[1]。当前，国内许多学者已逐步展开对夯锤下的水流绕流影响分析[2-10]，各研究成果均表明夯锤类型对水流绕流影响显著，不同夯锤类型下其水流绕流的阻力系数分布不同，从而影响其夯击效果及效能。但这些研究成果大都未能对不同夯锤类型下水流绕流的变化规律进行探讨。为提高水下夯锤效率，文章采用数值模拟方法对不同水下夯锤类型下的水流绕流进行数值模拟分析，从而确定最优的夯锤类型。研究成果对于水库、闸坝建设工程施工具有重要参考价值。

1 数值模拟方法

不同类型夯锤在水下的水流非均匀运动方程为：

mg-ρwgV-Fs=ma

(1)

(2)

式中：m为夯锤质量，t；V为夯锤体积，m3；Fs为绕流阻力，kPa；Cf为阻力系数；ν为速度相对值，m3/s；w为夯锤纵向面积，m2；ρw为水体密度，kg/m3；g为重力加速度，m/s2。对上述方程进行微分求解：

(3)

式中：x为夯锤击打距离，m；V为夯锤击打速率，m/s；η为质量比。相对速度初始计算方程为：

(4)

式中：k为摩擦阻力。夯锤的击打效能计算方程为：

(5)

式中：J'为夯击效能，J；J为为夯击最大动能，J。

2 数值模拟结果

2.1 模拟参数分析

对不同类型夯锤的主要参数进行试验分析，各类型夯锤的主要参数，见表1。

表1 各类型夯锤的主要参数