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外海墩式码头、桩群基础及大型船舶的存在使得周围流场变得复杂,建筑物周围流速加大,从而导致系缆条件恶化。在运用数学模型进行流场计算中,直接模拟桩柱会造成网格单元尺度过小和计算量大,甚至超过现有计算能力。因此,合理地进行桩群概化,以较小的计算资源,获取较高计算精度具有重要应用价值。本文主要研究成果总结如下。(1)将桩柱绕流阻力等效为水流阻力,将桩柱遮流面积等效为水深,提出了一种桩群阻水效果的概化方法,改进了COASTALTOOL二维水流模型;由于采用有限体积法求解控制方程,采用Osher格式计算数值通量,采用大涡模拟方法计算紊动应力项,采用非结构化三角形、四边形混合网格离散计算区域,因此,模型既有较高计算精度,又有良好的工程适用性。(2)采用FLUENT软件中层流模型和RNG k-ε湍流模型对圆桩和方桩绕流进行数值模拟,研究了孤立桩柱绕流阻力特性随雷诺数、桩柱断面形式、桩柱个数、排列方式、桩心距以及迎流角等因素的变化规律。(3)分别选用SMS中的RMA2模块和COASTALTOOL二维水流模型进行了桩柱绕流典型算例结果对比,证明后者优于前者,原因可能是后者采用了具有较高精度的数值计算格式。(4)运用COASTALTOOL二维水流模型对桩群绕流进行数值模拟研究,探讨了桩柱断面形式、桩柱个数、排列方式、桩心距以及迎流角等因素对流速和水位分布的影响;通过算例验证了所提出的桩群概化方法的有效性;探讨了多种布置形式和断面形状的透空式阻流堤的阻流效果。(5)将COASTALTOOL二维水流模型用于唐山某码头附近流场的模拟计算,分析了工程投产后潮流引起的船舶漂移问题的原因,并对透空式阻流堤改善流场的多种工程方案的水流特性进行了研究,为方案优化提供了参考依据。(6)采用Tomo-TRPIV(层析-高时间分辨率粒子图像流速仪)技术测量平板湍流边界层对数律区的瞬时及平均流场,探究其拟序结构的空间模态及测量方法,为进一步研究建筑物三维绕流流场提供技术支持。