溃坝水体冲击作用下圆柱绕流特性分析

由于台风等一些极端天气导致的特大暴雨极易引起溃坝现象,造成严重的经济损失和人员伤亡。在水利工程的设计和管理中分析溃坝引起的灾害性水流对建筑物的作用十分重要。本文以具有初始速度的水体为溃坝水流,数值模拟了溃坝水流对圆柱的作用,分析了圆柱绕流特性及水体的流动特性。数值模型采用了雷诺平均纳维尔-斯托克斯模型(RANS)以及流体体积(VOF)法分析了水体自由表面的演化,通过分析发现,在水体滑落的过程中,存在不同形式的滑落方式,导致在静止的水面上产生了多个孤立的波浪凸包形态的溃坝波,对圆柱附近的水体造成了更长时间的扰动,使得圆柱更容易受到疲劳破坏。本研究对于水利工程中研究溃坝及坝体设计具有指导意义。

双孤立波沿斜向岸堤爬高的数值模拟

海啸对海洋海岸结构物会产生严重的影响,海啸在传播的过程中一般会简化为孤立波,余波的存在类似于第二个孤立波,孤立波在缓坡传播过程中会发生波形演化,本文通过数值模拟的方法,揭示双孤立波的传播及爬坡规律,一方面能够丰富孤立波理论,另一方面对分析海啸成灾机理和作用于结构物的水动力载荷特性有着重要的意义。基于平均纳维尔斯托克斯方程及VOF的方法,给出了数值模拟结果,包括爬高和回落过程中的速度场的变化。结果表明,双孤立波会产生强烈的回流作用,从而导致第二个孤立波的爬高程度明显小于没有水流影响的首个孤立波的高度。同时,双孤立波会对岸堤产生更为强烈的影响。