海底电缆覆盖物清理的移动射流过程仿真分析

在实际工况中,高压喷嘴存在横向移动的速度,使得射流对土体的冲埋深度难以预测,导致海缆表面覆盖物清理不完全。针对此问题,建立了优化后的流场与冲埋深度预测理论模型,利用数值仿真对模型进行了验证。首先,建立了一种喷嘴流场优化模型,阐述了冲埋深度的预测方法;其次,建立了水射流破土数值仿真模型,选取射流压强、喷嘴直径、喷嘴横移速度以及土壤剪切强度4种控制参数,分析了不同参数对冲埋深度的影响。结果表明,随着射流压强、喷嘴直径的增大,冲坑深度逐渐增大;随着喷嘴横移速度和土体剪切强度的增加,冲坑深度逐渐减小。最后,理论结果和仿真结果进行对比,两者误差在允许范围之内。该模型可在一定程度上解决冲埋深度难以预测的问题,可为工程应用提供指导。

不同冰盖条件下导流体对桥墩局部冲刷防护作用研究

基于桥墩基础的减冲防护原理,设计了一种稳定性高的防冲装置—导流体。为探究导流体对桥墩局部冲刷的防冲效果,在不同流速及覆盖条件下,采用不同形状的导流体进行模型试验。通过分析冲刷特性、最大冲坑深度、下潜流水力特性、冲坑体积和冲坑面积,选出最优形状和最佳安装位置。试验结果表明:当导流体底边高8 cm、安装位置在墩前2d时,防冲效果最好;当流速为0.32 m/s时,安装导流体可使桥墩最大冲深减小59.3%,冲坑体积减小76.1%,冲坑面积减小79.0%,下潜流流速及紊动强度明显减小。通过敏感性分析得出安装距离是影响导流体防冲效果的主要影响因素。

驮英水库消能防冲护岸设计

驮英水库采用溢洪道+泄洪洞联合泄洪的泄洪方式,泄洪时水流条件极其复杂,溢洪道及泄洪洞泄洪时产生的冲坑很深,对护岸边坡的稳定造成了严重的威胁,又因溢洪道及泄洪洞布置位置距离大坝及坝后发电厂房均接近,联合泄洪产生的影响对整个水库建筑物的安全均产生了影响,故本工程对冲刷严重护岸段进行桩基防护,以确保水库枢纽安全。

一级直线边墙窄缝挑坎参数选择与冲坑深度估计

以理论关系为基础给出了一级直线边墙窄缝挑坎的边墙收缩角、收缩比和挑坎出口底板竖向挑角的确定方法,对任意选择的6个工程采用建议方法得到的计算值与它们的选用值一致;还给出了估计窄缝挑坎后冲刷坑深度的经验表达式,计算结果与几个文献中的实测结果基本一致.

川滇两省泥石流拦沙坝基础埋深应考虑的几点

川滇两省某些泥石流拦沙坝基础遭泥石流掏蚀、侧蚀后,造成悬空,以至溃坝。因此拦沙坝基础埋深问题值得引起重视,这应考虑如下几点:1.泥石流冲刷坑深度;2.沟床纵坡的变动,含沟床纵坡的变缓和变陡;3.局部侵蚀基准面(主支沟汇合处)的下降,含汇合处改至主沟下游而呈现的相对下降和主沟下切而使汇合处下降。这些造成拦沙坝基础出露深度0.7—7.0米,基础埋深至少要考虑此值。

桥位断面设计理论取值特性

据桥位水流图示建立由水力学基本原理表示的方程组 ,通过方程组的分析讨论 ,得出桥位过流断面最小收缩比、最大壅水高度。并据桥位河床演变停止时的别列柳伯斯基假定得出桥位河段一般最大冲刷深度。同时 ,从理论上确定了各种自然限制条件下的桥孔长度设计取值特性 ,并举例计算。

海底管线作用下沙质海床冲刷深度的计算

针对海底管线在输送石油过程中出现的管线冲刷问题,采用物理模型试验并控制一系列不同的试验变量,研究了单向恒定流作用下,海底管线未安装阻流器、安装阻流器及不同间隙比作用下,其下方海床冲刷深度的变化规律。试验结果显示,冲刷深度随雷诺数及阻流器高度的增加而增加;冲刷深度随间隙比的增大而减小,同时根据海床冲刷停止的流速公式(冲止流速),认为动水休止角是冲止流速的主要影响参数。利用流体的连续性条件,从不同角度推导了管线安装阻流器且有间隙比条件下冲刷坑深度的计算公式。结果表明:冲止流速、管线周围流场分布是冲刷深度的决定因素。经试验数据与计算公式的对比验证发现,计算值与试验值吻合良好,本文建立的公式能反应冲刷坑深度的变化规律,在实际工程应用中可适当参考此公式。

挑流消能冲刷时间对冲刷深度影响的试验研究

通过大量的模型试验,对挑流冲刷坑形成的时间过程进行了研究,将冲刷坑随时间的发展变化趋势与前人的理论分析成果进行拟合优化,得出在某个特定时间内,冲刷深度与时间成幂函数关系。本文通过此试验,对研究冲坑演变规律有一定的意义。

泥沙突变理论在海底管线冲刷中应用

基于泥沙突变理论,针对海底管线冲刷下泥沙的运动特征,建立恒定流作用下的泥沙起动模式,确定希尔兹数、无量纲参数、冲刷坑深度之间相互作用的非线性方程,推导了恒定流作用下海底管线冲刷坑深度的预测公式。将相同条件下该公式的计算结果与前人的试验资料进行了对比,可发现尽管计算结果存在一定的误差,但也基本能满足对冲刷坑深度的预测和判断,从而证明了泥沙突变模型在预测海底管线冲刷坑深度中的适用性。

山地河流穿越管道冲坑扩展规律的试验研究

合理预测山地河流穿越管道的未来埋深和悬空长度对其安全运营至关重要。本文以北干线输气管道穿越工程为研究对象开展了水槽模型试验,观测分析河流穿越管道附近河床演变趋势,研究流量、水深和管径等因素对冲坑扩展规律的影响。结果表明:河床演变主要由推移质泥沙输移引起,而随着管径的增大,在管底形成冲坑点的次数逐渐减少;管底形成冲刷之时冲坑竖向扩展速率很大,随着管涌的发生,冲刷速率逐渐减小,冲刷深度逐渐增大;管底冲坑竖向扩展过程满足一级动力学反应方程,归一化处理后得到了冲刷深度与冲刷时间之间关系式;水动力条件、管径和沙粒特性共同影响管底极限冲刷深度,采用Gauss-Seidel迭代法得到无量纲冲刷深度与相对泥沙粒径和弗劳德数Fr参数的关系式;当Fr>0.6时,冲坑横向扩展仅为初级扩展一个阶段,当Fr<0.6时,冲坑横向扩展过程包含初级扩展和次级扩展两阶段;最后,结合试验数据和冲坑竖向扩展经验模型,推导出冲坑横向扩展速率计算公式,且模型预测结果较好。研究结果可为探究山地河流穿越管道冲坑扩展规律及管道后期安全运营维护提供重要参考价值。

自由临界水跃跃后水深的探讨

自由临界水跃的跃后水深对设计消能防冲工程的安全和经济性起着很重要的作用 .为解决跃后水深的准确计算问题 ,推求出应用范围较大的跃后水深计算公式 ,并举例进行分析计算 .结果表明 ,文中公式可以满足消力池和冲刷坑水力计算的需要 .

波浪条件下单桩冲刷大比尺试验研究

发展海上风电技术在国家“双碳”战略中具有重要意义,单桩冲刷深度的预测是海上风电单桩冲刷研究的热点。受比尺效应的影响,传统的小比尺物理模型通常会导致冲刷深度预测公式的适用性受到限制。为此,该文在1∶13的大比尺物理模型中开展了局部冲刷试验,研究了不规则波条件下,KC(Keulegan-Carpenter)为4~9时,单桩周围的平衡冲刷深度和冲刷坑体积。研究发现,通过改进KC的计算方法,能够提高现有公式在不规则波条件下预测平衡冲刷深度的准确度。此外,提出了单桩周围局部平衡冲刷深度和冲刷坑体积的公式,为单桩防护施工时的抛石冗余量估算提供了简便的预测方法。

丁坝局部冲刷坑形态演变及冲刷平衡临界条件

丁坝局部冲刷坑垂向冲深、平面宽度及上下游边坡构成了冲刷坑几何形态的三维特征。局部冲刷达到平衡状态时,冲刷坑上下游边坡保持相对稳定的斜率。其与泥沙颗粒水下休止角大小及冲刷平衡临界条件的关系仍不太明确。一系列清水冲刷试验表明,不同来流强度条件下冲深与展宽速率存在非对称特征,坝体上下游边坡斜率随时间演变振荡衰减至相对稳定坡度。坝体上游坡度均较下游陡,比值近似常量为0.5。边坡斜率略小于泥沙颗粒水下休止角,比值下限近似为常量0.7。