高频破碎锤水下破礁特性的现场试验研究*

为研究长江航道环境敏感区生态清礁技术，通过开展高频破碎锤水下清礁现场试验，研究高频破碎锤水下清礁特性，优化破礁参数。试验结果表明：高频破碎锤锤击过程中钎杆嵌入礁石的速度随钎杆和礁石接触面的增大而逐渐降低。钎杆嵌入深度随锤击时间的增大依次经历陡增、缓增及恒定3个阶段，依次对应高频破碎锤的高效破岩、低效破岩和无效破岩阶段。高频破碎锤水下清礁的单次最优锤击时间为20 s，最优锤击间距为0.3 m。研究成果对丰富环境敏感区水下生态清礁技术具有重要的参考价值。     

高频振动冲击作用下礁石损伤演化规律研究

破碎锤破岩法作为一种生态环保的清礁方法，在工程建设及航道整治开挖中得到越来越广泛的使用，但关于高频振动冲击作用下礁石损伤演化规律研究较少，破碎锤冲击参数对礁石损伤破碎的影响研究不足。基于水下破碎锤清礁现场试验数据，建立破碎锤冲击下岩体损伤数值计算模型，探究不同参数下的破碎锤破礁规律，并运用极差分析法分析破碎锤破礁的主控因素。结果表明：随着工作油压的增大，礁石破碎参数非线性增加，破碎体积线性增加；随着冲击频率的增大，礁石破碎参数值先增加后保持不变；随着礁石强度增加，礁石破碎参数值均减小；工作油压是破碎锤破礁效率的主控因素，其次是冲击频率，最后是礁石强度。     

高频破碎锤清礁的凿入规律研究

高频破碎锤是一种符合生态航道整治要求的新型除礁技术。为探究高频破碎锤清礁的凿入规律,通过高频破碎锤凿击模型试验,以凿入深度为衡量破岩效率的主要参数,研究钎杆凿入深度随时间变化的规律,分析不同岩体强度和不同工作档位对凿入深度的影响,在此基础上拟合不同工况下凿入深度分别与凿击时间和岩体强度的经验公式。研究结果表明：凿入深度随凿击时间呈非线性正增长关系,增长幅度随时间增大而减小;凿入深度随岩体强度增大而减小;凿入效率随工作档位变大而提高,其中3档为最佳工作档位。     

高速破片入水镦粗变形及侵彻特性有限元分析

为研究水下接触爆炸产生的高速破片在水中侵彻的阻力特性,采用有限元对典型高速破片入水侵彻过程进行了模拟,计算了破片侵彻的阻力系数,分析了破片墩粗变形规律及其对侵彻阻力的影响,提出了考虑墩粗变形影响的高速破片侵彻阻力及速度计算公式,指出了高速破片的侵彻能力随速度的变化规律。结果表明,初速度大于969～1 187 m/s时破片头部将产生显著变形,并大大影响其侵彻阻力;当破片速度较小时,入水侵彻深度随初始弹速的增大而增大,当破片速度达到某一临界值以后,侵彻深度将随初始入射速度的增大而逐渐减小。     

掘进机切削承载离散元分析技术研究

以掘进机为研究对象,利用离散元分析法建立仿真模型,研究刀盘转动速度和推进速度对土体流动特性影响。通过对掘进机刀盘切削机理研究探索,确定其在掘进工作过程中对土体所受动态特性,分析不同工况下对土体所受载荷的影响。仿真结果表明:在一定范围内土体压缩力随主刀盘速度和推进速度的增加而似线性增大;此外,切削阻力的幅度波动随切削深度的增加及掘进速度的减小而减小。     

耙头高压冲水喷嘴流场数值模拟及分析

针对耙吸挖泥船耙头高压冲水喷嘴流场,采用CFD技术进行喷嘴淹没射流数值模拟计算.分析不同喷嘴直径、不同出口射流速度、不同靶距及不同射流喷射角度条件下的射流压力.其他参数不变的情况下,泥面所受到的压力随射流速度的提高而增大、随喷嘴直径增大而略微增加、随靶距增大而减小.喷射角度为90°、60°和45°时,同等射流速度下喷射...     

基于OpenFOAM的礁坪上波浪底部切应力数值模拟研究

文章基于OpenFOAM的两相流求解器OlaFlow建立了考虑壁面函数边界条件的礁盘地形数值波浪水槽，利用礁盘地形上波浪传播物模试验结果验证了所建数模的可靠性。通过验证后的模型进行了不同入射波要素和水深条件下波浪在礁盘地形上传播的数值模拟，分析了波浪底部切应力在礁坪上的沿程变化，以及相对水深、入射波高和波周期对波浪底部切应力的影响。结果表明：随着礁坪上相对水深的增大，向岸和离岸切应力呈减小趋势；随着入射波高和周期增大，向岸和离岸切应力呈增大趋势；向岸切应力最大值主要出现在礁缘后方，随入射波周期增大，向岸切应力最大值出现位置向礁缘后方移动；离岸切应力最大值主要出现在礁缘处。     

复合材料螺旋桨水动力特性的流固耦合数值模拟

为了分析复合材料螺旋桨变形对其水动力性能的影响,利用FLUENT和ANSYS结构模块建立了一种流固耦合的方法。基于此方法分析了桨叶变形对敞水曲线,桨叶附近流场及其表面压力的影响。研究结果表明,初始几何为无侧斜无纵倾的螺旋桨变形后纵倾发生改变,使推力和扭矩系数变大,且推力系数和扭矩系数的增值随进速系数减小而增大。变形后的螺旋桨桨叶表面压力增大,压力系数变化最大值可达40%,螺旋桨轴向诱导速度变化最大值可达18.7%。     

断阶构型对超高速气动增升船减阻效果的影响

为充分了解超高速气动增升船的断阶构型参数对其减阻作用的影响，基于计算流体动力学（CFD）软件分析不同断阶纵向位置和断阶高度下的船体阻力、纵倾和升沉。计算结果表明：在一定范围内将断阶后置，可减小船舶的航行阻力，但船体纵倾会增大；断阶高度对船体运动阻力的影响，在低速段与高速段表现出截然相反的相关性关系，系列阻力曲线约在船宽弗汝德数FrB=4.0的航速下交会，在此之后，阻力随着断阶高度的增大而迅速减小，而低速阻力随断阶高度的增大而增大。     

海上密实碎石土持力层钢管桩沉桩及承载特性试验研究

由于缺乏海相密实碎石土持力层中钢管桩的工程实例及研究，依托秘鲁某港口工程，研究碎石土持力层中钢管桩的沉桩及承载特性。在国内开展模拟试验，获得模拟沉桩参数后，进行沉桩可打性分析及完善施工策划，随后在现场进行试沉桩、高应变和静载试验并测试侧阻力与端阻力。结果表明：开口钢管桩在进入密实碎石土持力层后，其承载力、单位面积侧阻力和端阻力将随入土深度增加而增大，但增大幅度会逐渐减小；但在进入持力层1 m后沉桩变得困难，此后碎石土的单位面积端阻力将逐渐稳定，其单位面积极限端阻力不小于10.5 MPa；钢管桩的端阻力主要由桩端阻力提供，土塞承载力提供的反力较小，开口管桩土塞系数取相对低值。