高速水流下靠船墩水流冲击力的数值模拟方法与流程
技术特征：
1.高速水流下靠船墩水流冲击力的数值模拟方法，其特征在于，包括以下内容：
2.根据权利要求1所述的高速水流下靠船墩水流冲击力的数值模拟方法，其特征在于，所述枢纽三维模型的模拟范围包括上游进流流态调整段、上引航道段、分洪闸及船闸段、溢流堰及消力池段、下引航道段、下游出流流态调整段，所述枢纽三维模型的模拟长度根据所述枢纽物理模型测定的流速分布数据进行确定，基于流速分布数据，对所述枢纽物理模型的模拟长度进行缩短，得到枢纽三维模型的模拟长度。
3.根据权利要求1所述的高速水流下靠船墩水流冲击力的数值模拟方法，其特征在于，建立所述水流数学模型具体包括：
4.根据权利要求3所述的高速水流下靠船墩水流冲击力的数值模拟方法，其特征在于，对所述枢纽三维模型进行网格划分时，采用六面体结构化网格，对于研究重点区域分洪进出口靠泊段、分洪闸段及溢流堰段采用渐变网格的处理方法进行局部加密。
5.根据权利要求1所述的高速水流下靠船墩水流冲击力的数值模拟方法，其特征在于，建立的水流数学模型包括连续方程和动量方程，连续方程表达式为：
6.根据权利要求5所述的高速水流下靠船墩水流冲击力的数值模拟方法，其特征在于，所述水流数学模型的计算采用压力-速度耦合算法，包括：
7.根据权利要求6所述的高速水流下靠船墩水流冲击力的数值模拟方法，其特征在于，体积比函数的输运方程表达式如下：
8.根据权利要求1所述的高速水流下靠船墩水流冲击力的数值模拟方法，其特征在于，所述枢纽物理模型是根据枢纽结构按照几何比尺制作的正态模型，通过测量得到枢纽物理模型不同位置的水位及流速分布数据，然后以枢纽物理模型实测的水位及流速分布数据与所述水流数学模型的水位及流速分布数据进行比较，以观察误差是否满足要求，否则要对所述水流数学模型的参数进行反复的调整，直至所述水流数学模型的模拟结果和所述水流数学模型的实测结果有较好的拟合效果为止，以实现对所述水流数学模型的识别验证。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的高速水流下靠船墩水流冲击力的数值模拟方法，其特征在于，流固耦合数学模型求解固体区域的标准运动方程表达式为：
10.根据权利要求5所述的高速水流下靠船墩水流冲击力的数值模拟方法，其特征在于，柯西应力张量计算公式为：
技术总结
本发明涉及运河设计试验领域，具体公开了高速水流下靠船墩水流冲击力的数值模拟方法，包括：基于存在的溢流堰出水渠与船闸下引航道斜交情况，建立枢纽三维模型；采用三维模拟软件，根据建立的枢纽三维模型，建立水流数学模型；利用靠船墩所在枢纽物理模型实测的水位及流速分布数据，识别验证水流数学模型，得到已识别验证的水流数学模型；基于流固耦合数学模型，利用已验证的水流数学模型进行高速水流下流固耦合模拟，得到靠船墩水流冲击力结果。采用本发明方法得到的水流冲击力结果，能提高水流冲击力模拟的效率和准确性，能够基于靠船墩水流冲击力，对靠船墩结构稳定性进行评价并指导靠船墩的设计，保证靠船墩在分洪时的安全性能。
技术研发人员：高成岩,蔡翠苏,王劼耘,潘海涛,程耀飞,于忠涛,潘剑,王宇龙,林运飞,陈玉梅,王帅,吕小龙,朱芮娴
受保护的技术使用者：中交水运规划设计院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/18
技术研发人员：高成岩,蔡翠苏,王劼耘,潘海涛,程耀飞,于忠涛,潘剑,王宇龙,林运飞,陈玉梅,王帅,吕小龙,朱芮娴
技术所有人：中交水运规划设计院有限公司
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