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图 １ 模型示意图 图 ２ 边界条件设置
２．３ 测点测线布置 为更好地揭示开缝墩台的三维旋涡分离水动力特性分布规律，设置图 ３所示的
三维数学模型测点测线布置。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ为垂直于 ｚ轴的五个平面，平面间距为 ０．０２ｍ。Ｓ０、
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４为平行于 ｙｚ面的五个平面，其中 Ｓ０位于墩头处，Ｓ１位于墩中心，Ｓ２位于墩尾处，
Ｓ３距离 Ｓ２和 Ｓ４两个平面均为 ０．２ｍ。Ｓ′０至 Ｓ′１３为平行于 ｘｚ面的 １４个平面，前 １１个平面间距为
０．０２ｍ，后三个平面间距为 ０．０４ｍ。在 Ｃ平面上设置数模与物模的验证点，见图 ３（ｂ）所示的红色
标记点。
图 ３ 三维数学模型测点测量线布置图
选取墩后 １７条测线作为数据提取线，其中对称面（沿
桥墩纵向等分析桥墩的面）与平面 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ和 Ｅ的交
线命名为 ｉ１、ｉ２、ｉ３、ｉ４、ｉ５，选取墩台最前部沿水流方向
长度与圆端直径的比值 ｘ?Ｄ＝ ３ 、４、５、６、７、８的平面与
平面 Ｂ的交线命名为 ｊ１、ｊ２、ｊ３、ｊ４、ｊ５、ｊ６，与对称面的
交线命名为 ｋ１、ｋ２、ｋ３、ｋ４、ｋ５、ｋ６，见图 ４。
２．４ 模型验证
２．４．１ 网格收敛无关性验证 为保证计算效率同时得到较
图 ４ 分析数据提取线示意图
为精确的计算结果，需要对网格的数量以及时间步长进行
收敛无关性验证。本文通过改变非加密区域的网格数量，获得了粗网格、一般网格、精细网格三种不
同网格模型，网格数分别为 ８７万、１７４万和 ３１４万。网格收敛性测试选择来流速度 ｖ＝ ０．３５ｍ?ｓ 进行
０
数值模拟，通过对比阻力系数均值等确定合适的网格。在网格收敛性验证结果基础上，采用三种无量
纲时间步长分别为 ０．００５、０．０１和 ０．０１５进行时间步长的收敛性测试。网格与时间步长收敛性验证结果
见表 １，测试编号 １、２、３组为网格收敛性验证工况，在此基础上进行测试编号 ４、５、６组时间步长
收敛性测试，其中绝对误差指与前一组工况结果之间的误差绝对值。对比其阻力系数 Ｃ 、升力系数
Ｄ
Ｃ 均值结果可以看出，选择网格数量约为 １７４万，时间步长为 ０．０１的组合能够得到较高的精度，且
Ｌ，ｒｓｍ
能有效地提高计算效率。
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