潮汐河口旋转闸门的三维水动力分析.pdfVIP

第28卷 第4期 力 学 季 刊 Vo1．28 No．4 2007年 l2月 CHINESE QUARTERLY OF MECHANICS Dec．2007 潮汐河口旋转闸门的三维水动力分析 潘振华，闫 磊，刘 桦 (上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海200030) 摘要：基于雷诺平均N—S方程和VOF方法建立了黄浦江三维潮流数学模型，采用滑移网格技术对吴淞12t处拟建 的一对定轴浮体旋转式新型闸门的闭合过程进行了数值模拟。依照两个闸门旋转方向的不同组合方式将闸门 闭合过程分为四个工况，并对这四个工况的闸门段流场结构和闸门所受水动力进行了比较分析，发现闸门反向 对称转动是较合适的闸门闭合运作方式。 关键词：黄浦江；闸门；滑移网格；水动力；数值模拟 中图分类号：0352 文献标识码：A 文章编号：0254．0053(2007)04—570—6 Three Dimension Numerical Simulation of Hydrodynamic Loads on Retation Sluices in Huangpu R iver PAN zhe札．hua，YAN Lei，LIU H札a (School of Naval Architechture，Ocean and Civil Engineering，Shanghai Jiaotong Univ．，Shanghai 200030。China) Abstract：By utilizing the Reynolds averaged N-S equations and VOF method，a three dimensional mathe- matical model of tidal flow in Huangpu River was developed，and the numerical simulations for the new- type sluice to be built near Wusong station were conducted by using sliding mesh technique．The closing process of the sluice was classified into four working cases，according to the rotate direction．The flow field and the hydrodynamic loads on sluices for these working cases were analyzed respectively．By com— parison，it turns out that the sluices rotate in opposite directions is a better choice． Key words：Huangpu River；sluice；sliding mesh；hydrodynamic loads；numerical simulation 台风过境不仅引起大风大浪，另一个显著后果就是水位抬升，造成风暴潮增水。若台风与天文大潮同 期而至，水位会显著抬升，危害就更为严重。黄浦江向内横穿上海市市区、向外与长江相连，当台风及天文 大潮发生时，市区的防汛工作就面临巨大的挑战，一个较经济实用的应对方案就是建闸挡潮，当台风发生 时，关闭闸门，减小风暴潮对重点区域的危害。 定轴浮体旋转式闸门作为一种新型水工闸门，至今还没有象人字形等常用闸门那样成熟的工程应用 实例。它是由两扇可沿定轴上下浮沉，并可沿此轴水平旋转的巨型平板闸门组成。闸门常年开启，两扇闸 门顺流向停放在河床上，只在必要时旋转至与河道垂直的位置发挥挡潮功能。该型闸门在启闭过程中将 改变上下游平面流场，影响闸门上下游水位；同时闸门附近湍流流动十分复杂，不同运行工况下的流形态 也会有很大不同。为了深入认识该闸型启闭对流场的影响，揭示不同运行工况下水闸工程区的局部流动 及闸门上水动力荷载随闸门启闭的变化