基于VOF的物体入水-下潜过程数值模拟

漂浮物体在取水口附近入水后可能会下潜至涵道,为数值研究其入水-下潜过程,基于计算流体力学模型中的VOF法,并结合动网格方法,首先构建了不同密度圆柱体的自由入水以及出水过程,验证了物体出入水过程造成的射流、入水深度及物体速度变化;其次结合二维明渠的取水过程模拟了不同初始动量条件下圆柱体的入水-下潜过程。结果表明:文章建立的入水-出水数值模型可很好地刻画二维圆柱体入水及出水的具体过程,且初始动量大小是圆柱体在入水后能否下潜至取水涵道的关键因素,数值结果为判断取水口附近物体入水后的下潜风险提供了分析依据。     

基于物模试验的平板与弧板式防波堤水动力特性对比

为探求一种消浪效果优良且受力较小的新型结构,通过物理模型试验,对比单平板式与单弧板式防波堤的水动力特性,分析不同波浪参数情况下,透射系数、反射系数、压力以及结构物周围流场的变化关系。结果表明,结构物出水状态时,弧板式防波堤对波浪的透射系数明显小于平板式防波堤,入水状态时则相反,静水面处两者相当;结构物出水状态时,弧板式防波堤对波浪的反射系数略大于平板式防波堤,而在静水面及入水状态时,平板式防波堤对波浪的反射系数明显大于弧板式防波堤;两种结构上表面不同测点处的压力差别较大,而下表面的差别不显著。     

任意边界船艏入水的PIV测试与流动特性研究

为了探究曲率复杂的任意边界船艏入水过程中细节流场结构的动态演变与砰击过程中流动分离、卷气等复杂现象的发生机理,本文应用高频响的时间解析PIV(TR-PIV)技术对船艏模型以不同初速度入水过程中的流场进行动态捕捉,详细分析了其运动响应与流场结构.测试结果表明:较低入水初速度时,初次砰击到二次砰击有缓慢过渡过程,船艏内凹壁面会引导射流形成低速回流,而船艏外飘部分压迫水体产生流动鞍点,并由于无滑移壁面作用,会在内凹壁面处形成强剪切层;较高入水初速度时,会发生剧烈的二次砰击作用,主要是由于高速的射流发生流动分离,直接脱离船艏底端,与外飘部分相互作用,形成闭合气腔,并在气腔顶端形成流动鞍点,同时椭圆形气腔受压缩逐渐向圆形发展.     

采用双速泥泵装置提高绞吸式挖泥船施工作业性能

本船是根据黄河河道水文和地质特点而设计的泥泵装置。阐述了采用双速泥泵装置的特点，它有效地提高了挖泥生产率。最后作者对双速泥泵装置前景，给予较好的评价，图3、表2。     

城镇污水设计中的一体化泵站应用

泵站是能提供有一定压力和流量的液压动力和气压动力的装置,工程称泵和泵站工程,它是排灌、提升泵站的进水、出水、泵房等建筑物的总称。在实际的城镇污水设计当中,通常将泵站作为水体提升的工具。随着科技的发展,中国逐渐引入了一体化泵站,并且在城镇污水设计中得到广泛应用。     

DES模型在开放腔体圆柱壳入水空泡模拟计算中的应用及评价

基于混合介质雷诺平均N-S方程,对开放空腔圆柱壳垂直入水运动过程开展了数值研究,得到了压力场、速度场分布,空泡波动、闭合特征,空腔气体涨缩规律,以及流体动力变化规律,并分析了空腔结构在入水运动过程中对流场结构和流体动力的影响。结果表明:液体随气体涨缩同步进出开放端;开放端局部形成波动的压力源和周期性的压力场、速度场分布;入水空泡呈现波动形态,其扩展程度与开放端液体流速相关;空泡内形成气体漩涡,随空腔涨缩往返进出空泡,对空泡闭合具有抑制作用;流体动力呈波动变化规律,频率与气体涨缩频率一致,幅值与气体涨缩程度成正比。开放空腔结构在入水过程中空腔内气体发生涨缩运动,对流场结构和流体动力产生周期性扰动作用,在一定程度上可以减缓冲击、维持空泡及运动的稳定性。     

基于ALE方法的平底结构入水冲击动力特性研究

结构冲击入水作为一种典型的流固耦合问题广泛存在于船舶与海洋工程领域,特别是作为海洋平台简化模型的平底结构有着重要的工程应用背景和学术研究价值。本文采用ALE算法对二维弹性平底结构等速冲击入水过程进行数值模拟和分析,分别采用Lagrange单元和Euler单元来表征结构和流体,并通过耦合算法实现对流固耦合过程的模拟,分别讨论不同质量、刚度及入水速度情况下空气垫现象对结构底部压力的影响。计算结果表明,平底结构入水冲击过程中,底部边缘处压力最先达到峰值,随后沿宽度方向向中心依次出现压力峰值,且结构等速冲击入水后的运动为自由振动。冲击压力的峰值随结构质量及刚度的增大而增大,同时冲击压力峰值与速度呈线性关系,随速度的增大而增大,底部斜升角对冲击压力峰值的影响十分显著。通过上述研究为工程应用中的结构强度设计提供重要依据。     

谈谈节能新秀——热泵

有不少国家在船舶节能开发中越来越多地使用热泵作为节能的新装置。所谓“热泵”其实它是一种专门来“泵”热的机械装置,即把低温侧的热“泵”向高温侧,从而维持热从低温侧“流”向高温侧的循环。正如大家熟悉的水总是从高处流向低处、气体从高压流向低压一样,热     

圆柱体高速入水数值模拟研究

为了获得圆柱体高速入水过程的演化规律,采用计算流体力学方法对其进行仿真模拟。应用VOF模型和重叠网格技术对圆柱体入水过程的运动情况进行计算,利用Schnerr-Sauer空化模型对入水空化现象进行模拟。仿真获得圆柱体入水过程的空泡演化过程、压力变化和速度衰减曲线。结果表明:圆柱体高速入水过程中,速度先急剧减小然后逐步平稳降低,空泡开始形成,圆柱头部边角处出现空化现象;在撞水时圆柱头部压力急剧增大,入水后压力迅速减小;入水过程与文献结果变化趋势一致,验证了模型的可靠性。     

船艏自由落体砰击载荷模型试验研究

本文对船艏自由落体砰击载荷进行了模型试验研究,根据不同的落体高度与入水角进行了多次试验,研究了落体高度、入水角等因素对入水速度、砰击载荷及结构响应的影响。研究结果表明:船体入水速度、砰击压力、结构响应等随着落体高度的增大而增大;模型入水过程中,各测量点砰击压力峰值发生时刻存在一定的时间差;结构响应峰值发生时刻也存在一定的时间差;由于斜升角较小,球鼻艏底部的砰击压力峰值最大;外飘区域的砰击压力最大值仅为球鼻艏底部的30%～50%;同一水线面上,从船艏模型艏端向艉端砰击压力峰值逐渐减小;对同一横剖面,外飘下部区域的砰击压力峰值大于外飘上部区域的砰击压力峰值;由于砰击压力对外界影响因素非常敏感,砰击压力与结构响应具有一定的离散性。     

水利工程水闸金属结构施工方法研究

文章以某水闸工程为例,探讨了分节闸门的有关施工方式及技术要点,例如其安装与焊接等.此工程含有八扇闸门,每一扇闸门的重量约为30 t,通过专业厂家来生产制作,各扇闸门都以分两节的形式来加工,门槽内开展拼装焊接操作,对于底节闸门,它的长度、高度及宽度依次有9.94m、3.4m及1.1m,对于上节闸门,它的长度和宽度都同底节...     

绞吸式挖泥船泥泵运行参数配置分析

结合算例分析了泥泵额定功率对其额定转速确定的影响,分析了泥泵运行在其驱动设备的恒扭矩区间比较合适的原因,指出按降低柴油机功率来配置泥泵额定转速并不能达到保护柴油机的作用,而是使水下泥泵负荷降低,应该按照泥泵的负荷特性来设计和配置其驱动设备。通过分析指出在额定功率确定的前提下,泥泵选取较高转速适应较长的排距。文中的分析与结论可供选配泥泵驱动装置和确定泥泵额定运行参数时参考。     

船用泵的引水装置

提出了对引水装置的要求.引水装置可分为前、后两种型式.前引水装置用于在泵起动时运行,后引水装置在泵抽吸行将结束时使用.介绍了一般海水泵、舱底水泵和压载水泵所配备的引水装置:喷射器和水环泵.说明了集中引水装置的优点.     

高比转数轴流泵型式和实用设计的研究

本文在高比转数范围内从理论上对轴流泵进行了研究。文中叙述了按本文理论研究结果设计的实型泵的试验实例。目前,这种在高比转数轴流泵设计中获得应用的研究成果也非常适用于吸入比转数介于混流泵和轴流泵之间的、与泵壳倾斜角非常小的斜流泵。文章对轮缘、平均有效直径和轮毂直径处的叶片进口角和出口角进行了研究。通过讨论所得到的一些结论是,叶片进口角仅仅只是试验常数和进口轮毂比的函数。平均有效直径处的叶片进口角的量值与轮毂处的值相比变化很小。轮毂处的叶片角随着轮毂比的减小而迅速加大。叶片出口角仅仅只是出口轮毂比和平均有效直径处液流角的函数。它的变化主要在轮毂处。轮毂处的叶片角随着轮毂比的减小而迅速加大,而在轮缘处却略有减小。本文同样还论述了诸如扬程系数、流量系数和平均有效直径处液流出口角等设计参数间的相互关系,所给出的方程式和设计图表可供设计实型泵时使用。     

船闸开通闸运行与门缝输水研究进展

船闸三角闸门可双向挡水和动水启闭,具有开通闸运行和门缝输水的突出优势,能够显著提高船闸的运行效率。针对内河水运高质量发展要求和多座新建船闸开通闸运行技术需求,系统总结了三角闸门船闸开通闸和门缝输水实际应用及相关研究进展,阐述了影响其应用的主要影响因素。在分析目前存在主要问题的基础上,提出应将运行经验与相关技术指标观测研究相结合,构建开通闸和门缝输水运行的基础理论与规范标准,为其广泛应用提供科学依据。     

三维回转体入水砰击载荷预报

采用数值仿真的方法研究了三维刚性回转体的入水问题,分析了不同回转角度的回转体的砰击压力峰值的变化规律,并研究了以一定初速度入水时,结构质量对砰击压力的影响。计算结果表明,恒速下降时,砰击压力峰值随角度的增加而下降;初速下降时,随着结构质量增加,砰击压力峰值先急剧增加,然后区域平稳。最后提出了不同回转角度、不同质量系数的回转体在初速下降与恒速下降时砰击压力峰值的预报公式。     

挡浪板入水深度对桩基透空式防波堤的关键作用

带挡板透空式防波堤是一种新结构形式,它既能实现水体交换又能对港内进行掩护,实现这些功能取决于挡浪板入水深度是否设计合理。通过理论计算,并结合工程波浪数模及物模的试验研究成果进行对比分析,得出挡浪板不同入水深度对港内掩护、波高分布情况及越浪量的影响。结果表明,码头外侧挡浪板入水深度增加,码头后方泊位处波高有所减小且码头结构所受水平力增大、越浪量增大、作业时间减少,对港内掩护效果加强。     

入水角对无人水下航行器自由入水影响的数值模拟

基于雷诺时间平均Navier-Stokes方程和流体体积函数法,对有相同初速度、不同入水角的UUV在相同高度的跌落入水进行数值模拟.分析垂向载荷、UUV周围压力和流动随入水角的变化,并研究UUV入水过程中的运动状态.结果 表明:UUV的垂向载荷在其入水过程中存在多个峰值,砰击力系数随着入水角的增加而非线性减小,尾部先入水时的砰击力更大.     

三体船砰击压力数值计算方法研究

基于冯卡门砰击理论的基本思想,对任意形状的二维剖面入水砰击问题进行了数值研究,并且将该数值计算方法应用在了三体船船首底部二维剖面的砰击压力计算中。首先采用源汇分布法对二维剖面在不同入水深度处的附加质量进行求解,进而计算得到附加质量随入水深度的变化。在剖面入水速度已知的情况下,即可求得剖面的砰击压力值。然后以二维楔形体入水砰击为例,采用本文的数值计算方法对不同底部升角的砰击压力系数进行了数值计算。并且将数值计算结果与模型试验数据进行了比较,结果显示在底部升角大于10°的情况下,两者符合良好,从而验证了该数值方法的可行性。最终,利用该方法对三体船船首底部二维剖面的砰击压力进行了研究。     

船闸防撞装置撞击荷载计算及试验研究

本文结合三峡水利枢纽工程船闸闸门防撞装置设计方案的选择探讨了船舶对防撞装置撞击力的计算方法,提出了应用船舶运动理论计算撞击力的理论计算方法,并进行了试验验证。本文的方法对类似的防撞装置设计亦有一定参考价值。