高桩码头群桩绕流水动力特性数值分析

为探究高桩码头桩基础形式下的群桩水动力特征,基于Flow-3D软件对来流速度为0.25~1.50 m/s的3×3群桩阵列绕流的湍流流场进行三维数值模拟。研究结果表明:桩柱的两侧均形成高速区,随着来流速度的增加,高速区范围显示出逐渐扩大的趋势。上游桩后方的回流区范围较大,而中游桩和下游桩的回流区大小基本相同,均小于上游桩的回流区。随着来流速度的增加,剪切力和流体力逐渐增大,并随来流速度呈非线性增长趋势,且上游桩受力最大,下游桩次之,中游桩受力最小。随着来流速度的增加,群桩尾涡核心区的涡量随之增大,中游桩和下游桩后方的尾涡强度明显比上游桩的弱,中游桩和下游桩的尾迹涡长度保持稳定。随着来流速度的增加,漩涡强度显著提高,前桩与后桩之间的漩涡相互纠缠。研究成果对于理解群桩绕流的水动力特性具有重要意义,可为工程设计和实际应用提供参考。

非恒定流下桩群绕流局部冲刷试验

水流经过桩群时,桩前会出现下降水流和马蹄形漩涡,显著增加水流的挟沙能力与输移能力。本文基于非恒定流桩群绕流局部冲刷水槽试验,研究非恒定流下桩群绕流的局部冲刷分布以及最大冲刷深度;通过计算流体力学软件Flow 3D对水槽试验进行模拟计算仿真,研究非恒定流下桩群绕流局部冲刷发展过程。研究表明:上游单桩的冲刷范围为桩前2D(桩径)至桩后1D,桩外侧2.5D至桩内侧1D;下游单桩的冲刷范围为桩前1D至桩后1D,桩外侧1.5D至桩内侧1D,且桩群各个区域的横向冲刷断面也有差异;最大冲刷深度和冲刷体积随时间呈对数形式增加,直至达到冲刷平衡状态,且20%的时间局部冲刷可完成冲刷平衡时的50%,50%的时间可达到冲刷平衡的80%。

基于有限体积法的群桩绕流数值模拟

采用COASTALTOOL软件中的潮流模块TC2D模拟桩绕流问题.通过细网格模型,研究桩断面形状、排列方式及桩心距对桩周围水流的影响.对于粗网格模型中群桩阻力的影响,提出基于阻力叠加原理的有桩单元水流阻力计算公式;对于单元中群桩的遮流作用,提出遮流面积折合水深的概化方法.这种概化计算模式中考虑了群桩中各桩间的遮蔽影响.

近海风力发电机基础桩群潮汐水动力脉动特性试验研究

近海风电机组基础较多采用圆柱高桩混凝土承台结构,潮汐水动力作用可能激励风机-塔架-基础桩高耸结构的振动而影响安全,该文通过水力学模型试验研究8圆柱基础桩群潮汐水动力脉动特性。结果表明:脉动压力可视作平稳的随机过程,时域幅值特征表现出与单圆柱差异较大的特点,频域能量特征揭示了水流的脉动主频和旋涡脱落频率。