张华庆:深水航道的“骤淤”治理

"由于水流、结构、地质都有不同的介质,遵循着不同的运动规律,他们之间的影响非常显著,运动也极为复杂。而航道的泥沙在水流、潮流及波浪作用下,运动的机理非常复杂,对航道的影响较为巨大。"交通运输部天津水运工程科学研究所副院长兼总工程师张华庆认为,特殊的大浪条件下,沿海深水航道的整治和养护需要研究其结构和地质的相互作用。     

洋山深水港西港区岸线功能规划调整

为满足洋山深水港生产营运需要,有关部门希望保留颗珠山—蒋公柱潮流汊道,这与总体规划布置不一致。为此需进行深水港西港区岸线功能规划调整研究。考虑到汊道的颗珠山一侧潮流具有岬角绕流型特点,而蒋公柱一侧有岬角环抱型特点;在此认识基础上针对多种岸线方案进行试验。试验结果表明,采用岸线优化方案后,可以保持甚至改善汊道内和已建港区潮流条件。从水流角度看,采取合理的岸线布置和适当的工程措施后,保留和开发利用颗珠山—蒋公柱潮流汊道是可行的。     

斜向波浪对斜坡堤胸墙作用力的试验研究

斜坡堤胸墙的稳定性主要受到波浪作用的影响,而且实际工程中斜坡堤多受斜向波浪作用。通过斜向与正向不规则波对斜坡堤胸墙作用的物理模型试验研究,分析斜坡堤单个胸墙所受的斜向波浪总力的折减系数随水位和波浪入射角度的变化规律,并与斜向波浪对单元直立堤的作用情况进行对比。结果表明:斜坡堤单个胸墙所受的斜向波浪总力的折减系数总体上随着水位的降低而变小,随着波浪入射角度的减小而变小;斜向波浪总浮托力的折减系数一般小于总水平力的折减系数;在不同水位和波浪入射角下,斜坡堤单个胸墙所受的斜向波浪总力的折减系数与单元直立堤有一定差别。     

减摇复合船型首部构型设计与水池模型试验研究

船舶在波浪中航行时的纵向运动性能是衡量船舶综合航行性能的重要指标.为了改善船舶在波浪中的纵向运动性能,本文基于首部减摇组合附体技术对某型船首部构型进行改造并通过水池模型试验对其静水阻力和耐波性进行了分析研究.在分析该船作业及航区特点的基础上,通过船首部线型改造及减纵摇组合附体构型优化,给出适用于该船的首部构型方案.应用CFD软件和修正切片法进行水动力性能分析,并对船首构型方案进行优选.将优选出的性能较优复合船型方案和原船型开展水池模型静水阻力与耐波性对比试验分析,验证减摇复合船型的静水阻力性能与耐波性能.试验结果表明,改造后的复合船型减纵摇效果明显,对应实船四级海况18节航速下纵摇与首部加速度有义值较原船型降低15%以上;复合船型静水阻力有所增加,实船18节航速下静水阻力增加13.5%.     

霍尔锚水阻力试验研究

为研究悬挂状态的霍尔锚在水中移动时的阻力,在船模拖曳水池中进行了模型试验.以拖车运行速度模拟锚移动速度,并采用一套简易装置测试出锚的阻力.试验结果表明,锚阻力大小与移动速度的平方成正比.通过回归分析给出了锚阻力的经验公式,可为相关研究提供参考.     

圆形隧道施工对不同深度地层沉降影响的模型试验研究

为了预测圆形隧道施工引起地表以下不同埋深地层沉降特征,首先,通过理论推导不同地层最大沉降位移与沉降槽宽度系数的函数关系;然后,建立包括试验台架、地层模型、圆形隧道开挖模型以及测量地层变形装置的平面应变模型试验系统。通过理论解析和模型试验可知:1)地表以下地层的最大沉降位移与沉降槽宽度系数成反比;2)不同深度地层的沉降位移随着地层埋深的增加而增大,且地表以下地层沉降槽曲线仍然符合正态分布;3)通过对模型试验数据进行回归分析,得到黏土地表以下不同深度地层沉降槽宽度系数的计算公式,从而为预测圆形隧道施工地表以下不同深度地层竖向位移提供了一种可靠的计算方法。     

片体形式对WPCat快速性和耐波性的影响

高速穿浪双体船(WPCat)是一种集合了风浪快速性、耐波性、稳性和运输效率等多方面优势的新船型,适合在高海况的海域航行,具有良好的航向性能和经济性能。其片体线型是影响其阻力性能和耐波性能的一个重要因素。为了探索最优的片体形式,设计了不对称型、深V型、圆舭型、深V球艏型和圆舭球艏型五种不同形式的片体,在等排水量、同主尺度及船型系数相近的前提下,应用Hullspeed和Seakeeper程序对WPCat选用不同片体方案时的静水阻力和耐波性进行了计算。计算结果从静水阻力、波浪增阻及横摇、纵摇和垂荡3种运动响应等角度进行综合分析比较,结果显示选用深V型片体综合优势明显。这一结论为WPCat船型的片体设计与选择提供参考。     

尾压浪板升力研究及其对WPC耐波性的影响

尾压浪板出现近半个世纪,较好改善了船舶性能。尾压浪板受到方尾、自由液面及鸡尾流的影响,其水动力性能极其复杂。目前大多数资料是试验探索而无理论方面的研究。采用势流理论,考虑方尾、自由液面及鸡尾流的影响,对尾压浪板升力系数斜率和零升力攻角进行研究,推导的公式和试验结果吻合良好。试验和计算表明:升力中心在船体上,升力系数斜率随Fr增加而减小,Fr0.5左右趋于稳定;零升力攻角随Fr增加而减小,对升力系数影响较大,低速可达-19°,高速可达-6°。研究结果用于穿浪双体船(WPC)耐波性研究,尾压浪板对垂荡几乎没有影响,可减少纵摇约10%。     

超大型液化石油气船线型优化设计与试验

为开发具有国际竞争力的超大型液化石油气船(VLGC)船型,并为我国船厂获得VLGC的订单提供技术支持,基于CFD数值分析对VLGC进行设计吃水状态的线型优化研究.优化的线型波形平缓,船体表面压力分布均匀,艉部桨盘面伴流分布均匀,模型试验结果与CFD计算结果吻合良好.模型试验结果表明,最终优化设计的线型阻力低,能效高,船舶航速指标先进.对开发的新船型进一步开展不同纵倾压载状态的比较试验研究,结果表明,合理地调整压载纵倾值能有效改善压载状态的阻力性能,降低能耗.     

并列双线船闸单侧闸墙长廊道输水系统布置及水力学模型试验研究

长洲三线四线船闸为目前国内规模最大的单级船闸。针对其并列布置方案,提出单侧闸墙主廊道闸底横支廊道的输水系统形式。通过水力计算分析及1∶32的水工模型试验研究,提出输水系统的具体布置,确定船闸不同运行方式下的阀门开启方式,得到输水过程的相关水力特性,解决了单侧闸墙廊道布置下闸室水流分布不均的问题。研究表明:提出的输水系统布置是合理可行的,各水力特征值均满足规范和设计要求,且输水系统布置于两线船闸之间,便于管理,减小了工程量,并可减少船闸耗水量。研究成果可为巨型船闸设计及船闸节水研究提供借鉴。