1.一种弯曲道航道中桥墩与航道边缘最小距离的确定方法,其特征在于,包括步骤:分别获取弯曲航道总流速Uc和桥墩特征参数,所述桥墩特征参数包括桥墩长度L,桥墩宽度B以及所述桥墩轴线与所述弯曲航道中航道总流向之间的夹角β;
采用RNGk-ε模型结合航道总流速Uc和所述桥墩特征参数进行三维数值模拟计算,并根据计算结果进行曲线拟合,获得所述桥墩与弯曲航道边缘最小距离S,所述桥墩与弯曲航道边缘最小距离S的计算公式为:S=(1.76ln Uc+3.63)(Lsinβ+Bcosβ)+0.0005ln Uc+0.0004。
2.如权利要求1所述的弯曲航道中桥墩与航道边缘最小距离的确定方法,其特征在于,所述获取桥墩轴线与所述弯曲航道中航道总流向之间的夹角β的步骤,具体包括步骤:分别获取弯曲航道参数和船舶吃水d,其中,所述弯曲航道参数包括弯曲航道水深H,弯曲航道曲率半径R;
根据所述弯曲航道参数和所述船舶吃水d计算桥墩轴线与所述弯曲航道中航道总流向之间的夹角β,其计算公式为:
3.如权利要求2所述的弯曲航道中桥墩与航道边缘最小距离的确定方法,其特征在于,所述弯曲航道参数还包括所述弯曲航道的弯道纵向流速U,所述根据所述弯曲航道参数和所述船舶吃水d计算所述弯曲航道中航道总流向之间的夹角β的步骤,具体包括步骤:根据所述弯道纵向流速U计算弯道环流流速Ur;
根据船舶的吃水d和所述弯道环流流速Ur,计算作用在船舶上的平均弯道横流流速Um;
根据所述弯道纵流速U和所述平均弯道横流流速Um计算所述弯曲航道中航道总流向之间的夹角β,其计算公式为:β=arctg(Um/U)。
4.如权利要求3所述的弯曲航道中桥墩与航道边缘最小距离的确定方法,其特征在于,所述弯道环流流速Ur的计算公式为:其中,y为相对水深。
5.如权利要求4所述的弯曲航道中桥墩与航道边缘最小距离的确定方法,其特征在于,所述平均弯道横流流速Um的计算公式为:
6.如权利要求1所述的弯曲航道中桥墩与航道边缘最小距离的确定方法,其特征在于,所述采用RNGk-ε模型结合航道总流速Uc和所述桥墩特征参数进行三维数值模拟计算,并根据计算结果进行曲线拟合,获得所述桥墩与弯曲航道边缘最小距离S的步骤,具体包括步骤:根据所述桥墩的特征参数计算桥墩的特征宽度B′;
采用RNGk-ε模型结合航道总流速Uc和桥墩特征宽度B′对桥墩附近的水流结构进行三维数值模拟计算;
根据计算结果进行曲线拟合,得到所述桥墩与弯曲航道边缘最小距离S的经验公式,所述经验公式为:
7.如权利要求6所述的弯曲航道中桥墩与航道边缘最小距离的确定方法,其特征在于,所述桥墩的特征宽度B′的计算公式为:B′=Lsinβ+Bcosβ。
8.如权利要求6所述的弯曲航道中桥墩与航道边缘最小距离的确定方法,其特征在于,所述RNGk-ε模型的控制方程包括:(1)质量守恒方程:
其中,xi(=x,y)代表轴向和径向方向的坐标;ui(=ux,uy)代表轴向和径向方向的水流流速;
(2)动量守恒方程:
其中,ρ表示水流的密度;p表示压强;
(3)k-方程:
其中,v表示水流的动力黏度;vt表示涡
黏度,vt=Cμ(k2/ε),k表示紊动能,ε表示紊动能耗散率,Cμ=0.085;
(4)ε-方程:
,
其中,经验常数: η=Sk/ε,C1=1.42, ηo=4.377,λ=0.012, C2=1.68,αk=αε=1.39。
9.如权利要求6所述的弯曲航道中桥墩与航道边缘最小距离的确定方法,其特征在于,进行三维数值模拟计算时,计算的边界条件包括:入流边界条件、出流边界条件、对称轴边界条件和壁面边界条件;
若为入流边界条件时,入流平均流速uin=u0,湍流动能分布k=0.0144u02,湍流动能耗散率分布ε=k1.5/(0.5R),其中:u0为泄洪洞入口平均流速;0为泄洪洞半径;若为对称轴边界条件时,令径向速度为0,且各变量沿径向的梯度均为0;
若为壁面边界条件时,令壁面边界的速度与边界节点速度分量相等。