论文摘要
随着水下隧道的发展,大型沉管隧道的建设已经成为一种趋势,沉管浮运作为沉管隧道建设的重要工序之一,对其在各种情况下浮运状况的研究已成为必然。本文研究大型隧道沉管在浅水航道中的浮运情况,隧道沉管浮运时,所需拖轮的能力和数量、浮运的最大速度等取决于沉管管段浮运时的阻力及浮态变化,因此对沉管浮运时受到阻力的正确描述将会影响沉管浮运的有效性;当随着浮运速度的增加,沉管会发生纵/横摇,形成纵/横倾角,根据伯努利方程,水对沉管的压力降低,沉管的下沉量会增加,并且水深越浅,下沉量越大,很容易会因为下沉而导致沉管与水底相摩擦,严重影响沉管管段浮运的稳定性和安全性。本文基于FLUENT流体计算软件,建立了约束模型和自由模型模拟沉管管段在浅水航道中浮运时的阻力和浮态特性,并将数值模拟的阻力与试验得到的结果进行了比较,验证了数值模拟的正确性;对约束模型,采用不同的入口和出口边界条件进行了模拟计算,并对数值模拟的结果进行比较分析;对自由模型,以约束模型收敛后的流场作为初始条件,应用动网格以及UDF程序对沉管浮运时的阻力及浮态进行力模拟计算。对横拖不触底上限速度V_m=0.147m/s而言,自由模型得到的阻力大于约束模型的结果。自由模型所得沉管下沉量小于约束模型所得结果,自由模型所得横倾角则大于约束模型所得结果。