自流冷却系统引水装置的水力性能研究

为提出先进船舶自流冷却系统引水装置的定量设计原则,参照水泵性能描述方法,提出自流扬程的概念,用自流扬程和附加阻力描述引水装置水力性能。基于伯努利方程和边界层方程的计算分析表明,为提高自流扬程,引水装置吸入口应垂直于来流且高于边界层厚度。基于冲量定理进行计算分析并结合三维仿真计算结果表明,为平衡自流能力和附加阻力,引水装置的入口流速与航速之比宜设计在一定区间内。实船计算结果验证了本文设计方法的正确性。     

不同进出口接管方案下自流冷却系统的特性试验研究

针对自流冷却系统的应用背景,采用缩比原理性试验,对进出口接管形式进行优选试验研究。研究发现进出口接管形式影响着系统的自流特性,矩形过渡的进口接管其自流特性好,垂直圆扩的出口形式不利于自流。进出口接管组合方案一下系统自流特性最好。进出口接管的相对静压差-相对速度特性曲线是其固有水力特性。自流回路的自流流量随着流动阻力的增加而降低,且降低率越来越少。最终根据试验结果优选了进出口接管方案,为自流冷却系统的设计提供了依据。     

不同进出口接管方案下自流冷却系统的特性试验研究

针对自流冷却系统的应用背景,采用缩比原理性试验,对进出口接管形式进行优选试验研究.研究发现进出口接管形式影响着系统的自流特性,矩形过渡的进口接管其自流特性好,垂直圆扩的出口形式不利于自流.进出口接管组合方案一下系统自流特性最好.进出口接管的相对静压差-相对速度特性曲线是其固有水力特性.自流回路的自流流量随着流动阻力的增加而降低,且降低率越来越少.最终根据试验结果优选了进出口接管方案,为自流冷却系统的设计提供了依据.     

船舶水动力设计的先进计算

描述在静水和波浪中船体周围流场计算的发展概况。研究这种先进的设计和分析工具在计算舰船，货船的，先进的水上运载工具和帆游艇的静水性能，耐波性，波浪诱导的结构载荷和附加阻力等方面的应用。介绍经过修改扩充后的计算方法，并讨论大型固定海上平台的波浪诱导载荷和响应。     

基于STAR-CCM 的多功能工作艇阻力计算方法研究

本文基于STAR-CCM+,运用平均雷诺数方程和Realizable 湍流模型,对一条宽船型、带有非流线型顶推装置的多功能工作艇的实船模型进行阻力性能预报,将计算的静水阻力与船模试验结果进行对比分析,计算值与实验值吻合良好,并给出了船体周围的流场信息。分析了多功能艇的特殊装置——顶推装置对船舶阻力的影响,发现在低航速时,顶推装置对于剩余阻力的影响较明显,为该船型的快速性优化提供参考依据。     

基于CFD的钻井船月池流场及附加阻力研究

研究了基于CFD方法的钻井船月池流场及阻力性能。针对某阶梯型月池的钻井船,采用定常方法分析其阻力性能,并与模型试验结果进行比较,分析钻井船月池阻力数值计算方法的可靠性;采用非定常方法模拟月池内流体的非定常流动,分析月池附加阻力产生的原因。计算方法及所得出的结论可为具有月池的船舶阻力性能研究提供参考。     

船体阻力数值预报研究及黏性流场计算

采用SIMPLE算法求解不可压缩RANS方程,对KCS船体阻力计算精度进行研究。采用VOF方法捕捉自由液面,采用切割体网格技术划分整个流域。以自由模为例,首先分析边界层划分方式、湍流系数的确定对阻力的影响,为阻力的精确预报提供基础。其次,在合适的网格方式上,提出采用序列二次规划(NLPQL)法建立基于湍流系数的优化系统,以寻找到最适合船体阻力计算的湍流系数。然后,在最合适的网格及计算方法下计算不同航速下KCS船受到的总阻力、船体表面及周围流场分布,讨论约束模和自由模在阻力预报、流场捕捉上的差异,并分别将阻力计算结果与模型试验进行对比,从而验证本文算法的可靠性。本文研究内容能够为船体阻力的精确预报提供一定参考。     

从设计师观点看船舶性能中的尺度和粗糙度效应

在没有产生势流分离时要确定船体尺度效应，通常对阻力和升力采用两种不同的计算方法。根据不同的雷诺数，可以基于模拟阻力中的粘性部分预报实船阻力。通常，同样傅汝德数的模型升力系数可作为实船的升力系数。文中提出的方法是以这样的概念为基础的，即升力产生是与边界层粘性影响有关。根据这个方法，在给定的傅汝德数和雷诺数的情况下，应用有粘性／非粘性关系的势流、边界层和尾流计算可确定尺度效应。由于采用了特殊的速度分布     

回转体三维绕流场数值计算

提出一种满足主尺度和均衡条件的水滴形潜艇回转体数学描述方法，借助采用k-ε湍流模型和有限体积法来求解RANS方程的方法，对用该数学描述方法生成的一种回转体模型进行了数值模拟计算；采用两层壁面模型，以便在近壁区域采用精细网格来模拟回转体边界层内的流场流动特征。同时，对文献[1]给出的一种回转体模型也进行了数值模拟计算。给出了回转体表面压力系数纵向分布，计算了多种来流速度时不同横剖面处的速度以及表面摩擦阻力系数分布曲线，并与有关文献给出的实测值和计算值进行了比较，证明其分布趋势基本一致，而且与实测值更加接近，从而为水滴形潜艇流场计算和阻力预报提供了一种有效的计算方法。     

基于CFD的“探索一号”科考船多波束测深仪安装方式研究

论文采用基于RANS方程的数值计算方法,对"探索一号"科考船安装多波束测深仪后的船阻力及多波束测深仪的气泡性能进行数值模拟;给出了多波束测深仪不同安装方案下的船舶阻力性能计算结果,同时结合自由面波形图、船体表面压力图以及流线图对计算结果进行分析;并提出一种气泡性能分析方法——流线监测法,采用该方法对各个方案多波束测深仪的气泡性能进行对比;最终获得多波束测深仪不同安装方案下的科考船阻力性能与多波束测深仪气泡性能之间的关系,为"探索一号"科考船多波束测深仪的安装设计提供技术支撑。     

适用船舶自流冷却系统中冷却器的工程设计研究

针对船舶自流冷却系统对冷却器要求的特点,对各种间壁式换热器的优缺点进行了分析,并结合热工理论计算,确定了冷却器宜采用小管径换热管的钛合金管壳式换热器,获得了小管径换热管数量与不同航速、冷却流体流动状态的设计关系,且基于热工计算结果表明了结构优化方向。采用 CFD技术对两管程流体流场进行了数值模拟优化分析,获得了后端管箱封头a/b的最佳值。实船工程试验结果验证了本文分析设计和优化方法的可靠性。     

三峡升船机船厢补排水系统对接装置设计

针对三峡升船机船厢补排水系统在使用过程中存在操作繁琐、安全隐患多和效率低下问题，进行了船厢补排水系统结构特点及补排水工艺的研究。设计了补排水系统对接装置，分析装置的受力情况，为装置的设计校核提供理论指导。提出了两种对接装置的安装布置方案，并对比得出了两种方案的优缺点，同时优化了三峡升船机船厢补排水工艺。结果表明：设计的对接装置可提高船厢补排水效率和人员操作的安全性，实现升船机船厢补排水一体化操作，为三峡升船机安全运行提供保障。     

景洪水力式升船机水力驱动系统设计

水力驱动系统是水力式升船机的核心,其设计的优劣直接影响升船机的提升效率与运行安全。依托景洪水力式升船机工程,通过水力驱动系统充泄水过程非恒定流数值仿真分析,提出水力驱动系统合理的布置与结构设计、阀门变速开启方式;通过物理模型试验对输水管路进行水力优化,提出增加顺直段长度和连通廊道以提高竖井水位的同步性;在此基础上,综合考虑多方面因素,给出景洪升船机水力驱动系统的进出水口、输水管路、竖井等详细设计,可为该类型升船机的水力驱动系统设计提供借鉴。     

百色升船机中间渠道内船舶航速与渠道尺度分析及航行条件试验

百色水利枢纽通航建筑物采用带中间渠道的2级垂直升船机方案,第一级升船机设计最大提升高度为25.2 m,第二级升船机设计最大提升高度为88.8 m,中间渠道总长约2.2 km,渠道内双向过船。通过对升船机运转方式的分析和船舶过闸时间的计算,为保障升船机的通过能力,中间渠道中船舶的平均航速应大于1.5 m/s,综合物理模型试验结果,建议百色中间渠道内的船舶航速取2.0~2.5 m/s。     

景洪水力式升船机流量控制阀门比选

水力式升船机通过控制水流实现对升船机运行特性的控制,流量控制阀是水力式升船机的重要控制设备。结合景洪水力式升船机的水力学特性,比较了蝶阀、球阀及活塞阀的抗气蚀性能及过流能力,通过比较选择活塞阀作为流量控制阀。根据水力式升船机上下游对接精度要求高、空中运行要求快的特点,对流量控制阀的多种组合方案进行比选,创新提出了主辅阀门控制方案,辅阀小流量主要负责上下游对接,主阀大流量主要负责升船机空中运行,最终确定1台E型活塞阀为主阀、2台SZ型活塞阀为辅阀的阀门组合设计方案。景洪水力式升船机已正式投入试运行,流量控制阀设计方案经受了工程实际检验,研究成果可供类似工程参考。     

水力式升船机的特点及关键技术

介绍水力式升船机的特点,对水力式升船机的关键设计技术进行论述。水力式升船机具有安全可靠、适应下游水位变幅大的特点。重点对水力式升船机的输水系统、机械系统、船厢出入水等关键技术进行探讨。认为输水系统重点要解决竖井水位同步和水流控制的问题,机械系统重点要解决无间隙传动和适应基础变形的问题,船厢出入水重点要解决出入过程中不平衡荷载的影响。     

内河航道船舶航行操纵平面二维数值模拟初步研究

船舶航行操纵数学模型包括水流数学模型和船舶航行数学模型,其中水流数学模型是船舶航行模拟的基础。基于船舶航行操纵数学模型的基本原理,研究开发了船舶航行操纵平面二维数学模型,其中水流数学模型采用贴体坐标系下的平面二维水流数学模型,采用有限体积法对水流基本控制方程进行了离散,在求解过程中采用了欠松弛技术和逐线迭代法,船舶航行数学模型采用比较流行的"组合型"水动力模型,并采用有限差分法离散求解船舶运动方程。根据实船或船模在静水条件及均匀流条件下的航行试验资料,对所建立的船舶航行操纵数模进行了验证和参数率定,结果表明该船舶数模能够正确模拟船舶的航行操纵性能。     

耙吸式挖泥船高压冲水装置的数值模拟及水力优化

耙吸式挖泥船可利用耙头上的高压冲水装置有效提高疏浚作业的工作效率,现有高压冲水装置管路的设计仍不完善,一些结构亟待优化。采用数值方法对某高压冲水装置进行三维建模、模拟计算和分析,发现耙头内的高压冲水管路中存在较多漩涡流,水力损失较大,导致耙头施工时达不到理想的出口总压,影响效率;针对这些问题,通过使用渐变管、圆倒角等方式改善管内流动。结果表明,优化后的耙头高压冲水管路阻力损失减少,射流水速更高,冲水总流量提高约3%,出口总压增大,破土能力提升,从而提高疏浚作业的效率。     

水位变动对三峡升船机船厢下游对接运行操作的影响

三峡升船机下游引航道具有水位波动大、变化快的特点。为减少水位变动对三峡升船机船厢下游对接运行操作的影响，采用最小二乘拟合的方法，建立船厢下游对接时船厢水深、船厢与下游偏差拟合数学表达式，得出结论：船厢下游对接时船厢水深、船厢与下游偏差是线性对应的。根据三峡升船机现阶段运行操作现状，结合船厢水深、船厢与下游偏差变化，提出船厢下游对接不同时段的运行操作应对策略，为三峡升船机运行操作提供经验。