[發明專利]彎曲航道中橋墩與航道邊緣最小距離的確定方法

有效

• 申請號: 201710819974.6
• 申請日: 2017-09-12
• 公開（公告）號: CN107526900B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 王家宏
• 申請（專利權）人: 浙江海洋大學
• 主分類號: G06F30/10
• 分類號: G06F30/10;G06F30/20;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14;G06F111/10
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 馮子玲

1.一種彎曲航道中橋墩與航道邊緣最小距離的確定方法，其特征在于，包括步驟：

分別獲取彎曲航道總流速U_c和橋墩特征參數，所述橋墩特征參數包括橋墩長度L，橋墩寬度B以及橋墩軸線與所述彎曲航道中航道總流向之間的夾角β；

采用RNGk-ε模型結合航道總流速U_c和所述橋墩特征參數進行三維數值模擬計算，并根據計算結果進行曲線擬合，獲得所述橋墩與彎曲航道邊緣最小距離S，所述橋墩與彎曲航道邊緣最小距離S的計算公式為：

S＝(1.76lnU_c+3.63)(Lsinβ+Bcosβ)+0.0005lnU_c+0.0004。

2.如權利要求1所述的彎曲航道中橋墩與航道邊緣最小距離的確定方法，其特征在于，所述獲取橋墩軸線與所述彎曲航道中航道總流向之間的夾角β的步驟，具體包括步驟：

分別獲取彎曲航道參數和船舶吃水d，其中，所述彎曲航道參數包括彎曲航道水深H，彎曲航道曲率半徑R；

根據所述彎曲航道參數和所述船舶吃水d計算橋墩軸線與所述彎曲航道中航道總流向之間的夾角β，其計算公式為：

3.如權利要求2所述的彎曲航道中橋墩與航道邊緣最小距離的確定方法，其特征在于，所述彎曲航道參數還包括所述彎曲航道的彎道縱向流速U，所述根據所述彎曲航道參數和所述船舶吃水d計算橋墩軸線與所述彎曲航道中航道總流向之間的夾角β的步驟，具體包括步驟：

根據所述彎道縱向流速U計算彎道環流流速U_r；

根據船舶的吃水d和所述彎道環流流速U_r，計算作用在船舶上的平均彎道橫流流速U_m；

根據所述彎道縱向流速U和所述平均彎道橫流流速U_m計算橋墩軸線與所述彎曲航道中航道總流向之間的夾角β，其計算公式為：

β＝arctg(U_m/U)。

4.如權利要求3所述的彎曲航道中橋墩與航道邊緣最小距離的確定方法，其特征在于，所述彎道環流流速U_r的計算公式為：

其中，y為相對水深。

5.如權利要求4所述的彎曲航道中橋墩與航道邊緣最小距離的確定方法，其特征在于，所述平均彎道橫流流速U_m的計算公式為：

6.如權利要求1所述的彎曲航道中橋墩與航道邊緣最小距離的確定方法，其特征在于，所述RNGk-ε模型的控制方程包括：

(1)質量守恒方程：

其中，x_i(＝x,y)代表軸向和徑向方向的坐標；u_i(＝u_x,u_y)代表軸向和徑向方向的水流流速；

(2)動量守恒方程：

其中，ρ表示水流的密度；p表示壓強；

(3)k-方程：

其中，ν表示水流的動力黏度；ν_t表示渦黏度，ν_t＝C_μ(k²/ε)，k表示紊動能，ε表示紊動能耗散率，C_μ＝0.085；

(4)ε-方程：

其中，經驗常數：η＝Sk/ε，C₁＝1.42，η_o＝4.377，λ＝0.012，C₂＝1.68，α_k＝α_ε＝1.39。

7.如權利要求1所述的彎曲航道中橋墩與航道邊緣最小距離的確定方法，其特征在于，進行三維數值模擬計算時，計算的邊界條件包括：入流邊界條件、出流邊界條件、對稱軸邊界條件和壁面邊界條件；

若為入流邊界條件時，入流平均流速u_in＝u₀，湍流動能分布k＝0.0144u₀²，湍流動能耗散率分布ε＝k^1.5/(0.5R)，其中：u₀為泄洪洞入口平均流速；R為泄洪洞半徑；

若為對稱軸邊界條件時，令徑向速度為0，且各變量沿徑向的梯度均為0；

若為壁面邊界條件時，邊界層流中采用無滑移假定，即壁面邊界的速度與邊界節點速度分量相等。