挖泥船绞刀二维清水流场数值模拟

基于时均N-S方程对绞刀内部及周边流场进行二维数值模拟分析,采用标准k-ε湍流模型与多参考系模型对绞刀进行动静耦合的定常数值计算,获得不同绞刀转速与泵吸流量组合时的流场状态。以定常湍流计算作为初始条件应用RNG k-ε模型和滑移网格技术进行了绞刀流场的非定常数值计算,得到了流场参数随时间变化及动静区域间的影响与干涉。研究成果有助于初步认识绞刀内部及周边流场,可供绞刀设计及挖泥船施工参考。     

挖泥船绞刀参数化三维建模

绞刀是绞吸式挖泥船的关键机具,对提高挖掘功效具有决定性作用。根据现有土壤切削理论和疏浚施工实践,分别建立了绞刀结构形状与不同类型土质的关系,绞刀切削动力特性与土质特性关系的数学模型,以及各种绞刀刀齿模型库。在VB语言环境下对三维建模软件SolidWorks进行二次开发,实现了绞刀参数化三维建模。设计者输入土质、产量或功率等参数即可得到相应的三维绞刀。这种参数化三维建模的方法使用简便、立体感强,既缩短了设计周期,又提高了设计的精度,更便于绞刀的应力分析和优化设计。     

“天鲲号”绞刀齿拆装起吊装置技术方案

船员应对磨损严重的绞刀齿进行及时更换,以保证船舶施工持续进行,而更换绞刀齿主要依靠人力或者专用装置。根据绞刀施工特点,并结合船舶相关设计图纸,对绞刀齿拆装起吊装置技术方案进行设计。利用相关计算手段,对该技术方案可行性进行分析和论证。将起吊装置成功应用到疏浚施工现场,解决了人力无法胜任的重型绞刀齿拆卸和安装的难题,提升了船舶性能。研究成果可为类似工程提供参考。     

挖岩绞刀的岩石切削试验及数值模拟

绞刀是绞吸挖泥船的核心部件,通过现场试验研究绞刀挖掘性能的代价巨大。针对在实船试验中难以遇到合适土质的问题,提出在实验室进行挖掘试验和数值模拟表征绞刀挖掘性能的方法。制作2 000 kW功率绞刀的缩比模型和不同单轴抗压强度的岩石模型,在实验室进行不同切削厚度、步进距离等参数的绞刀切削岩石的模型试验,建立1：1尺寸的绞刀数值模型和岩石模型,采用单元删除法模拟2 000 kW绞刀切削岩石的过程,分别模拟产量为240和500 m³/h的切削过程,并分析绞刀切削功率和横移拉力。结果表明,挖掘产量240 m³/h时的最大功率为1 884 kW、平均功率为1 088 kW,满足设计要求。     

基于SolidWorks的疏浚绞刀主体参数化设计

绞吸挖泥船作为疏浚行业的一种挖泥利器,其绞刀对挖泥船的挖泥能力影响巨大。目前设计绞刀时多以手动方式进行主体建模,其刀臂、大环和轮毂作为绞刀的主体结构,建模中存在参数较多、建模繁琐、精度不高的问题。为了缩短建模周期、提高建模精度,提出了一种参数化绞刀主体建模方法,并采用C#编程语言对SolidWorks进行二次开发,通过调用内置的API接口实现了绞刀主体三维模型的参数化、自动化生成。结合面向对象编程理念,开发了基于SolidWorks平台的绞刀主体建模软件,实现绞刀参数建模和绞刀性能计算的融合,提供了绞刀标准化、参数化创建方式。研究成果可为绞刀主体的性能优化提供参考方向。     

"津航浚218"船绞刀头的改制工艺

1工程简介2006年3月中旬,天津修船技术研究所受天津航道局驻防城港工程项目经理部的委托,将现役使用的“津航浚218”挖泥船绞刀头参照美国进口的绞刀头进行改制。由于工程任务紧迫,船东希望设计改造安装在最短的时间内完成,以免耽误疏浚工程的使用。2改制方案的确定(1)通过勘测     

船用多级泵的水力仿真及汽蚀性能优化分析

为预测DCP200-4型船用多级泵的内部流动规律及提高汽蚀性能,对其内部流场进行数值模拟,通过定性和定量分析对诱导轮进行优化设计。结果表明,数值模拟可直观形象地分析多级泵内部流动规律,优化诱导轮可有效提高汽蚀性能。     

基于三维离散元法的绞刀运转效能分析

针对不同绞刀结构下的运转效能影响机制问题,基于离散元(DEM)法,研究了锥型绞刀和冠型绞刀在切削土体过程的工作效能。结合工程实际数据,在三维离散元软件YADE中进行通用型绞刀头建模,并验证其数值模拟可靠性。优化绞刀结构形式,建立了新的锥型绞刀和冠型绞刀的三维模型并模拟分析了两者在不同工况下的切削过程。结果显示,锥型绞刀较冠型绞刀具有更优的挖掘效能。     

020Q84喷水推进轴流泵内部三维流动的数值模拟

轴流泵作为喷水推进器的核心部件具有推进效率高、抗空化能力强、噪声低等优点.运用计算流体动力学CFD软件-FLUENT基于标准κ-ε紊流模型及SIMPLE算法对020Q84喷水推进轴流泵内部流场及其运行特性进行了三维数值模拟.在设计点附近,计算结果与实验结果吻合良好.通过对该泵内部流动速度、压力分布的分析,揭示了其内部流动的主要特征,为CFD技术在喷水推进轴流泵设计及性能改进中的应用提供了参考.     

半开式径向叶轮上游预旋流动研究

叶轮进口上游的预旋流动是影响流体机械水力及空化性能的重要因素,主要采用粒子成像测速（PIV）技术对半开式径向叶轮上游的预旋流动进行试验研究。通过对比不同转速和流量工况下的PIV试验结果,发现在叶轮上游吸入管内均存在与叶轮旋转方向一致的预旋流动,且偏离设计工况越远、距离叶轮越近、其预旋速度相应也越大。同时,叶轮旋转的影响还可通过流道向上游传播,继而在吸入管内诱导产生涡量场。因此,有必要基于RANS方程组及RNG k-ε湍流模型进行叶轮全流道三维湍流流场的数值模拟。结合试验和数值模拟的结果,可发现吸入管内部预旋流动主要为沿旋转方向的周向流动,而沿半径方向的径向流动很小,且径向速度在数值上要比周向速度小一个量级。     

绞吸式挖泥船的性能及改进建议

通过对港口、航道清淤工程的实际操作，较为详细地阐述了绞吸式挖泥船良好的特性和基本原理，并对其设计和建造方面提出几点建议，以供进一步改进挖泥船的性能做参考。     

挖泥船定位桩台车系统的构成和功能

定位桩台车系统作为绞吸式挖泥船的一项重要专用挖泥设备,国内设计单位自主设计能力还十分缺乏.文章介绍了定位桩台车系统的功能、主要构成子系统和各主要子系统的功能与型式,并以典型的定位桩台车的相对应子系统为例进行介绍,最后总结了定位桩台车系统的设计流程,可作为研究和设计定位桩台车系统的参考.     

大型桥架结构振动模态预报

疏浚硬质海底岩石的需求使大型绞吸挖泥船桥架的振动问题日益突出,有必要对桥架结构进行振动模态预报并作出优化设计探讨.利用MSC.NASTRAN对两艘能够疏浚一定强度岩石但绞刀功率不同的绞吸挖泥船桥架结构进行了振动模态预报和比较分析.基于振动模态预报结果对桥架结构避振设计进行了探讨.所得结果为研发具有更大绞刀切削功率、疏浚更高强度岩石的超大型绞吸挖泥船桥架结构提供了参考依据.     

“天鲲”号超大型自航绞吸挖泥船总体设计技术

结合国内外超大型绞吸挖泥船的特点和发展趋势,对我国自主研发设计的"天鲲"号超大型自航绞吸挖泥船的船型、主尺度和总布置等总体设计要点进行详细论述,形成了大型绞吸式挖泥船船型论证分析的总体思路,为超大型自航绞吸式挖泥船的总体设计提供参考,提升了国内整体绞吸船的设计和建造水平。     

绞吸式挖泥船绞刀臂轮廓线和刀齿安装角的确定方法

在总结现有绞吸式挖泥船绞刀臂设计经验的基础上,通过曲线拟合回归获得绞刀臂轮廓线的通用方程;探索通过空间直线投影确定绞刀齿安装方向的新方法,并给出确定绞刀齿安装角的通用公式,可供后续绞吸式挖泥船绞刀的优化设计参考。     

基于克里金法的绞吸挖泥船泥泵磨损近似模型

针对绞吸挖泥船泥泵在工作中因泥浆含固体颗粒易磨损的问题，以某绞吸挖泥船泥泵为研究对象，综合考虑泥浆特性各因素对绞吸挖泥船泥泵磨损的影响，采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)数值模拟对绞吸挖泥船泥泵的磨损情况进行分析，得到由泥浆成分(质量分数)和泥泵磨损构成的样本集。在此基础上，采用克里金法建立绞吸挖泥船泥泵磨损分析的近似模型，并进行近似模型的误差分析。结果表明该近似模型具有一定的精度，可在不开展CFD数值模拟的条件下对泥泵磨损进行较准确的预测，为泥泵可靠性设计提供便利。     

绞吸挖泥船维护保养管理系统的开发与实现

针对绞吸挖泥船的维护保养管理问题,提出绞吸挖泥船维护保养管理系统开发的必要性。分析业务需求,设计系统架构,分解定期首排、定期保养、维护保养发现和定期更新设置等功能模块,实现对绞吸挖泥船的全生命周期管理,可规范绞吸挖泥船的维护保养管理流程,有效提高维护保养效率。     

锂电池储能系统在绞吸挖泥船的应用分析

对国内主流的绞吸挖泥船按照动力系统配置特点进行分类,对各类典型船舶从动力系统与锂电池储能系统应用结合方面开展相关研究,分析各类绞吸挖泥船与锂电池储能系统应用结合的可行性,为后续实船与锂电池储能系统的应用结合提供依据。     

三缆定位控制系统的实现

"三缆定位"为绞吸式挖泥船的定位方式之一,比起"钢桩定位"方式,它更适合大挖深、大风浪等恶劣工况,但其原理上更复杂,对技术要求更高."三缆定位"主要通过绞吸式挖泥船尾部的三根定位钢缆来给船舶定位.众所周知,绞吸挖泥船的施工精度,主要由船舶的定位精度来决定,所以,一个准确高效的"三缆定位"算法将是系统设计的核心.通过对"三缆定位"控制原理及过程的描述,最终实现了绞吸式挖泥船的"三缆定位".