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棒束振动对定位格架通道流场的影响的数值研究
棒束振动对定位格架通道流场的影响的数值研究
摘要
定位格架是一种常见的结构形式，用于水力工程中的水流控制和堆石堤防等场合。然而，当定位格架遭受外界激励，如棒束振动时，可能会对通道流场产生影响。本研究通过数值方法，对定位格架通道流场在不同棒束振动频率和振幅下的流动特性进行了模拟。研究结果表明，棒束振动的频率和振幅都对通道流场产生了显著影响，其中振幅对流速场和压力场的影响更为显著。本研究对于理解定位格架受到外界激励时的流场变化，以及设计更稳定的定位格架结构具有重要意义。
关键词：定位格架、棒束振动、流场、数值模拟
1.引言
定位格架是一种常见的水利工程结构形式，主要用于河道或水渠中的水流控制和防止冲刷、冲击等问题。然而，在某些情况下，如水流速度较大或遭受外界激励时，定位格架会发生振动。棒束振动是一种常见的振动形式，其频率和振幅对定位格架结构和流场都会产生影响。
2.方法
本研究采用数值方法，通过流体动力学仿真软件对定位格架通道中的流场进行模拟。首先，建立了定位格架的几何模型，并选择适当的网格划分方法。然后，根据实际情况设定边界条件和初值条件，运用雷诺平均Navier-Stokes方程进行数值求解。最后，通过调整入口流速和格架间距、振动频率和振幅等参数，得到了不同振动条件下的流场特性。
3.结果和讨论
通过数值模拟，得到了不同振动频率和振幅下的定位格架通道流场特性。研究结果显示，棒束振动的频率和振幅都对通道流场产生了显著影响。当振动频率接近格架的固有频率时，流场受到了明显的激励，流速的分布发生了变化，出现了剧烈的涡旋和湍流现象。此外，振幅对流速场和压力场的影响更为显著，当振幅增大时，涡旋的大小和强度增加，流动产生更明显的不稳定性和非均匀性。
4.结论
本研究通过数值模拟，研究了棒束振动对定位格架通道流场的影响。研究结果表明，振动频率和振幅都会对流场产生显著影响，其中振幅对流速场和压力场的影响更为显著。因此，在设计定位格架结构时，需要考虑外界激励对流场的影响，以确保结构和流场的稳定性。同时，本研究为进一步理解定位格架受到外界激励时的流场变化提供了重要参考。
参考文献
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