水流作用下桩基局部水沙动力特征数值模拟

来源：水利水运工程学报杂志 2024年第5期北京时间：

作者：伍志元,李昂,蒋昌波,高凯,陈杰,邓斌

摘要：基于VOF方法追踪水气界面，利用不可压缩流体连续方程和运动方程对流体进行描述，通过嵌套网格技术建立三维数值水槽，湍流采用RNG k–ε模型，泥沙运动基于Van Rijn方法。基于验证后的数值水槽模型，开展水流作用下高桩承台结构局部水动力和冲刷规律研究，讨论不同来流条件下桩基桩周流场分布、泥沙输运和床面局部冲刷特征。结果表明，桩基冲刷特征受冲刷时间、流速、水位、水流攻角等来流条件的影响，同时也受桩间距的影响。当流速较小时，高桩承台桩基各桩之间相互作用较小，泥沙冲淤形态彼此独立，与单桩冲刷特征相似。流速较大时，前桩对后桩出现较为明显的遮蔽作用，前桩水流涡旋影响后桩，后桩周围流速明显降低，此时泥沙冲刷坑彼此相连构成群桩整体冲刷坑，且在最后排桩桩间形成条状冲刷坑，冲刷深度最大。

关键词：桩基结构, 高桩承台, 局部冲刷, 水沙动力