摘 要

7.翻译与论文任务有关外文文献一篇，英文字符数不少于2 万印刷符（或翻译后的中文不少于5000个汉字）。

8.其他学校规定的工作。

必读参考资料：

[1] 航道整治.徐金环.人民交通出版社出版时间,2011年02月

[2] 计算水动力学.郑邦民，赵昕.武汉大学出版社出版时间,2001年08月

[3] 航道手册.长江航道局.人民交通出版社，2004

[4]计算流体力学教程. 高等流体力学出版社，2010，11

[5]计算流体力学基础及其应用. （美）约翰D.安德森（JohnD.Anderson）著，吴颂平，刘赵森译. 机械工业出版社，2007，6

[6]Hirt C W, Nichols B D. Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundary. Journal of Computational Physics, 1981, 39(1): 201-225.

指导教师签名 系主任签名

院长签名(章)_____________

摘 要

关刀碛河段位于宜昌上游762.7km，该滩险上游河道顺直，下游河道向右侧急剧弯曲和缩窄。由于这个原因，汛期产生壅水，使环流作用减弱，导致沙、卵石在左岸大量淤积，形成巨大的关刀碛卵石边滩，近十多年来，关刀碛淤积增大，关刀碛碛翅向上游延伸达500m。枯水期受关刀碛挑流影响，产生冲向右岸孝禄碛、蔑挑摊一带的横流，对船舶航行产生影响。

因此，应用CFD软件对关刀碛河段建立数值计算模型并进行二维数值模拟计算，研究投资省、效果好的整治工程方案，使整治后河段达到通航标准，使工程尽量减少对防洪和河势的影响

关键词: 险滩；CFD软件；数模计算；通航标准；

Abstract

GuanDaoQi River is located in the upper reaches of Yichang 762.7km, the beach upstream of the river straight, the lower reaches of the river to the right side of the sharp bending and narrowing. For this reason, the flood season caused by backwater, so that the role of circulation weakened, resulting in sand, pebbles in the left bank of a large number of siltation, the formation of a huge Guanluo moraine pebble beach, nearly a decade, Guan knife moraine deposition increased, The wing extends up to 500m upstream. Till dry season by cutters Deflecting impact generated toward the right bank Xiao Lu moraine,Mie Tiao beach pick spread along the cross flow, impact on the ship sailing.     

Therefore, the CFD software is used to establish the numerical calculation model of the GuanDaoQi reach and carry out two-dimensional numerical simulation. The study will be carried out to improve the investment and ensure that the river will reach the navigation standard and make the project reduce the flood control and The influence of the river.

Key words: Rapids; the CFD software; numerical simulation; navigation standard

目录

第一章 绪论 8

1.1引言 8

1.2国内外现状 9

1.3研究的主要内容 11

1.3.1研究内容 11

1.3.2技术方案 11

第二章 泸渝河段及关刀碛滩险基本情况 12

2.1泸渝河段概况及关刀碛整治工程介绍 12

2.1.1地理位置及水文泥沙特性 12

2.1.2关刀碛滩险概况及基本资料 13

2.1.3整治标准及设计流量 13

第三章 地形图绘制及基本理论 16

3.1三维水下地形图 16

3.2数学模型 17

3.2.1控制方程 17

3.2.2浅水模型 17

3.2.3离散化方法 18

第四章 数值模型的建立 19

4.1 FLOW-3D软件介绍与计算步骤 19

4.1.1模拟时间的设置 19

4.1.2物理模型的设置 19

4.1.3流体属性的设置 20

4.1.4网格的建立 20

4.1.5边界条件的设置 20

4.1.6初始条件的设置 22

4.1.7参数输出的设置 22

4.2软件实用技巧小结 23

4.2.1问题 23

4.2.2解决方案 23

第五章 数值模拟结果与分析 24

5.1数据模型的验证与分析 24

5.1.1水位验证 24

5.1.2小结 26

5.2天然状态下水流计算 26

5.2.1天然状态下设计水位水流计算 26

5.2.2天然状态下整治水位水流计算 28

5.3关刀碛滩段整治方案水流计算 30

5.3.1工程布置 30

5.3.2设计水位下计算结果分析 31

5.3.3整治水位下计算结果分析 34

5.3.4本章小结 37

第五章 总结与展望 38

5.1主要成果 38

5.2展望 38

参考文献 39

致 谢 41

第一章 绪论

1.1引言

长江上游泸渝河段是西南地区水上交通枢纽，同时也是西部沿江各省与长江中下游及沿海地区的主要水上通道。但长期以来，泸渝河段枯水期航道存在许多险滩和浅滩，航道尺度为1.8m×40m×400m，不能满足航运发展的需要。1978～1997年泸渝航道曾进行了系统整治，航道尺度一度达到了三级航道2.7m×50m×560m的标准，河道中急流、横流、泡漩等不良流态得到改善。但整治工程实施后，由于经费等原因，航道维护工作未能及时跟上，部分整治建筑物被毁，滩险航槽产生回淤，重新出现多处碍航情况，目前本河段仍达不到三级标准。

根据国家计委、交通部关于加快西部地区内河航运发展的要求以及《长江干流航道发展规划》，长江航道局组织有关单位和部门，对泸渝航道滩险进行了分析研究，确定需要进一步整治的滩险10处，整治建筑物修补工程14处。

浅滩是本河段最主要的碍航滩险，是在通航期内水深不能满足船舶通航的一种通航水域，其碍航特征主要是水深不足，其中大部分浅滩兼具有险滩，急滩特征。险滩是泸渝河段较多的一类滩险，这类滩险的碍航特征主要是水流条件较差，一般具有“泡漩水”、“滑梁水”、“扫弯水”或者“剪刀水”等不良流态，有的滩险横流严重。急滩在泸渝段总量较少，其碍航特征主要是水流流速大、船舶自航上滩较为困难，对这类滩险的整治方案一般为扩大过水断面面积。

山区性河流卵石浅滩整治适宜采取整治建筑物和疏浚相结合的工程措施。在整治过度段浅滩，应该束窄河床，固定并加高边滩，集中河水冲刷航槽；在整治弯道浅滩，可以在凹岸适当位置建顺坝或者下挑丁坝，平顺近岸水流，必要时可以疏浚凸岸浅区，增大弯曲半径，也可建顺坝封闭弯槽，开挖成直槽。