[發(fā)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(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201710819974.6 | 申請(qǐng)日： | 2017-09-12 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN107526900B | 公開(kāi)（公告）日： | 2021-01-01 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 王家宏 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 浙江海洋大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G06F30/10 | 分類號(hào)： | G06F30/10;G06F30/20;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14;G06F111/10 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 彎曲 航道 橋墩 邊緣 最小 距離 確定 方法 | ||
本發(fā)明公開(kāi)了一種彎曲航道中橋墩與航道邊緣最小距離的確定方法，其通過(guò)RNG k?ε模型結(jié)合航道總流速Uc和所述橋墩特征參數(shù)進(jìn)行三維數(shù)值模擬計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行曲線擬合，獲得所述橋墩與彎曲航道邊緣最小距離S，從而為橋區(qū)浮標(biāo)和航道布置提供依據(jù)，降低發(fā)生安全事故的幾率。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及彎曲航道航行技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種彎曲航道中橋墩與航道邊緣最小距離的確定方法。
背景技術(shù)
彎曲航道由于水流流態(tài)復(fù)雜，往往是事故多發(fā)地段。如果在彎曲航道建設(shè)橋梁，由于橋墩的存在，在其周圍形成大量的紊流，在紊流的誘導(dǎo)下，船舶發(fā)生撞橋事故的概率大大增大。對(duì)于彎曲橋區(qū)航道而言，橋梁浮標(biāo)應(yīng)設(shè)置在橋墩紊流漩渦區(qū)范圍之外，以指示船舶不要駛?cè)霕蚨瘴闪麂鰷u區(qū)。因此橋墩與航道邊緣最小距離應(yīng)該是橋墩紊流沿航道法線方向延伸的最大距離。橋墩與航道邊緣最小距離是橋區(qū)浮標(biāo)和航道寬度布置的重要依據(jù)，因此，有必要研究橋墩與航道邊緣最小距離，為橋區(qū)浮標(biāo)和航道布置提供依據(jù)。關(guān)于橋墩紊流范圍，也有不少研究人員研究過(guò)，但他們研究的大多數(shù)是順直航道橋墩防紊流范圍大小，他們的研究結(jié)果認(rèn)為，順直航道橋墩紊流區(qū)范圍與橋墩的特征寬度和橋墩附近水流的弗勞德數(shù)密切相關(guān)，橋墩迎流面的特征寬度越寬，橋墩紊流區(qū)范圍越大；橋墩附近水流的弗勞德越大，橋墩紊流區(qū)范圍也越大。相較于順直航道橋墩防撞區(qū)，彎曲航道橋墩防撞區(qū)情況則復(fù)雜得多。這主要是因?yàn)椋瑥澢降缽澋拉h(huán)流，橋墩與流向之間存在夾角。關(guān)于彎曲航道橋墩紊流區(qū)范圍，相關(guān)文獻(xiàn)研究較少。但彎曲橋區(qū)水域更是事故多發(fā)地段，因此，很有必要深入研究彎曲航道橋墩紊流區(qū)范圍，以確定橋墩與航道邊緣最小距離。
因此，目前亟需一種能夠確定彎曲道航道中橋墩與航道邊緣最小距離的方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種彎曲道航道中橋墩與航道邊緣最小距離的確定方法，其能夠根據(jù)橋墩的特征參數(shù)和彎道總流速確定出橋墩與彎曲航道邊緣最小距離S。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種彎曲道航道中橋墩與航道邊緣最小距離的確定方法，包括步驟：
分別獲取彎曲航道總流速Uc和橋墩特征參數(shù)，所述橋墩特征參數(shù)包括橋墩長(zhǎng)度L，橋墩寬度B以及所述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RNG k-ε模型結(jié)合航道總流速Uc和所述橋墩特征參數(shù)進(jìn)行三維數(shù)值模擬計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)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(jì)算公式為：
S＝(1.76lnUc+3.63)(Lsinβ+Bcosβ)+0.0005lnUc+0.0004。
其中，所述獲取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(shù)和船舶吃水d，其中，所述彎曲航道參數(shù)包括彎曲航道水深H，彎曲航道曲率半徑R；
根據(jù)所述彎曲航道參數(shù)和所述船舶吃水d計(jì)算所述彎曲航道中航道總流向之間的夾角β，其計(jì)算公式為：
其中，所述彎曲航道參數(shù)還包括所述彎曲航道的彎道縱向流速U，所述根據(jù)所述彎曲航道參數(shù)和所述船舶吃水d計(jì)算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(jù)所述彎道縱向流速U計(jì)算彎道環(huán)流流速Ur；
根據(jù)船舶的吃水d和所述彎道環(huán)流流速Ur，計(jì)算作用在船舶上的平均彎道橫流流速Um；
根據(jù)所述彎道縱流速U和所述平均彎道橫流流速Um計(jì)算所述彎曲航道中航道總流向之間的夾角β，其計(jì)算公式為：
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