渡驳门桥水动力特性数值研究

摘要

基于黏性流动理论，通过数值求解三维黏性不可压缩流动的雷诺时均方程组(Reynolds Averaged Navier-Stokes，RANS)，对某渡驳门桥的动力相似模型非自航运动时的水动力特性，进行了数值计算和分析。绕门桥壁面的湍流边界层流动用重正化群(ReNormalizational Group，RNG)k-ε湍流模式来求解，门桥运动时的兴波自由表面用界面捕捉类方法中的流体体积函数(Volume of Fluid，VOF)方法进行数值追踪。考虑到节约计算机内存和对分离流动的适应性，壁面附近采用非均衡壁面函数(Non-Equilibrium wall Functions)与主流场相连接。数值结果给出的门桥水动力参量包括：门桥遭受的水阻力、纵倾角及绕流场细部结构等。通过计算得到的总阻力和纵倾角数据点拟合出与速度的关系曲线和公式。本文的工作对研究该类渡驳门桥在浅水海域、岸滩和江河上的作业方式、结构拼组形式以及装运、卸载货物的配置方案等上程实用技术方面都有一定的指导意义。