桥墩水流绕流阻力问题计算

桥墩水流绕流阻力问题计算

[摘要] 
本文研究现实桥墩绕流问题。该问题的难点在于必须考虑自由面。本文突破处理自由面的传统方法（VOF），将问题分解为大小两个范围的层次，并在边界衔接的方法来处理：对大范围潮流采用长波理论，流动参量用沿水深的平均值代替，这就是Boussinesq方程，对此已不必考虑自由面；在桥墩或其他障碍物附近的局部流动，特别靠近底部，海底和桥墩必须同时考虑，此处的水涡运动是三维的，它对工程基础的破环作用甚大，必须按三维如实计算。只是在这第二个层次中我们可以规定一个计算区，以第一层次算得的压力和水平速度为边界值，用三维的粘性动力学方程进行内部计算，避开了处理“自由边界”的困难。课题经如此分解，即可利用商品程序单独解决，两个层次之间的衔接亦可利用软件提供“自设功能(UDF)”设法解决。最后形成的解题“包”，分层和衔接对最终用户来说完全是“透明”的。本文采用的软件是Fluent6.1，所设计的算法在海洋以及其他水工设计中有较为光广泛的实用截止价值。
关键词：自由面，Boussinesq方程，N-S方程，水汽比拟方程