中大型耙吸船艏吹粉质粘土输泥系统参数动态特性研究

中大型耙吸式挖泥船在实施粉质粘土艏吹时,由于粉质粘土的阻力较大,如果不控制好泥浆浓度和输送流速,粉质粘土就会沉积并堵塞艏吹管线而影响吹泥效率。截至目前,国内外还没有针对粉质粘土疏浚物开发出适用的耙吸船艏吹防堵管线系统,也没有关于耙吸船艏吹防堵管线系统参数动态特性的相关研究成果。因此,本文提出了一种适用于粉质粘土疏浚的耙吸船艏吹防堵管线系统,通过构建艏吹输泥的水沙数值模型,系统研究了泥泵特征参数、泥浆特征、输泥管道特征参数等耙吸船艏吹管路系统参数随时间的变化规律,并分析了泥浆浓度、泥管直径、输泥排距等要素变化对耙吸船艏吹管路系统参数的影响程度。     

基于SPH方法的耙吸挖泥船艏喷过程数值仿真

艏喷是耙吸挖泥船作业的典型方式,泥浆混合物喷射轨迹和距离的分析一直是研究的热点。本文基于光滑粒子动力学（SPH）方法,在ABAQUS中建立典型耙吸挖泥船喷嘴管段模型,模拟泥浆喷射过程,并获得泥浆喷射轨迹及出口速度、泥浆散落面积等关键参数。经过与理论分析公式比较,粒子法数值模拟可以更好的描述喷射动态过程以及对管道的作用力,研究结果可以为耙吸挖泥船施工以及设计提供参考。     

跨沉箱虹喷工艺在阿比让港吹填工程中的应用

以科特迪瓦阿比让港口扩建项目跨沉箱虹喷顺利施工的工程案例,分析了耙吸船在难以采用艏吹和常规虹喷工艺的情况下,选择跨沉箱虹喷施工工艺的技术原理、技术要点和安全管控措施,为国内外类似吹填工程耙吸船跨结构物虹喷施工提供参考。     

基于新海凤轮的艏喷喷头优化设计与产量分析

随着“一带一路”战略的实施,国际化疏浚工程市场进一步发展,吹填工程质量要求进一步提高,针对斯里兰卡科伦坡港口城项目,文章基于“新海凤”轮耙吸挖泥船,采用SPH光滑粒子法,建立艏喷计算模型,对进口端、变径段、过渡段和出口端不同的8种艏喷喷头进行流场特性分析与产量分析。结果表明：通过收缩喷头进口端管径或者增大出口端直径,可有效降低结构中的峰值应力,减缓泥浆粒子对管道的冲击,增强泥浆喷射凝聚度;喷头出口端直径对喷头的流体特性影响较大,适当增加过渡段长度可有效改善喷头喷射效果;出口端直径545mm、进口端直径1000mm、过渡段长度150mm的艏喷喷头,喷射特性较好、综合性能最佳。     

耙吸挖泥船艏喷喷嘴结构设计优化方法

文章针对耙吸挖泥船艏喷喷嘴,以喷嘴出口半径、延伸段长度、喷嘴特征长度、艏喷管径为母型参数,计算不同喷嘴特征参数下的喷射特性,并构建出口喷射速度、喷嘴应力及散落度参数化函数,采用熵权法进行参数权重分析,形成一套耙吸挖泥船艏喷喷嘴结构设计优化方法。本文的研究成果对耙吸挖泥船艏喷喷嘴喷射特性的研究,以及完善耙吸挖泥船艏喷喷嘴的结构设计具有重要意义。     

基于射流理论的空气中水射流轨迹及扩展范围计算方法

基于射流理论基础,引入射流卷吸假定和动量分析方法,建立计算空气中水射流运动轨迹及扩展范围的射流-动量模型,运用耙吸挖泥船艏喷、吹泥管线等实测数据对模型进行验证和分析,并与部分现有模型进行对比分析。结果表明:射流-动量模型计算射流轨迹与现有模型相当,与实测值基本一致,计算扩展范围与实测值符合较好,较现有模型更具实用性。针对艏喷和吹泥管线的工况特性,推荐了适用的射流扩展系数、吸入空气流速系数这两个射流-动量模型重要特性参数的取值。     

自航耙吸挖泥船浅水施工加装艏冲装置施工技术与应用

浅区疏浚一直是内河航道维护疏浚的难题。当内河航道水深不能满足自航耙吸船空载施工吃水要求时,耙吸船将无法进行上线下耙疏浚施工。为了解决该问题,将最新研制的艏冲装置系统安装于耙吸船船艏,并利用艏冲装舱施工方法成功解决了浅区疏浚的难题,取得了良好的经济效益和社会效益。     

耙吸挖泥船艏喷轨迹曲线及流场特性的数值模拟

通过CFD数值模拟方法模拟了耙吸挖泥船艏喷不同工况时的喷射轨迹曲线及流场特性,得到了不同工况下的艏喷喷射距离及流场特征,对比数值结果与施工现场测量结果,显示数值模拟结果与现场试验结果基本相符,数值模拟基本可以预测艏喷的喷射距离和流动特征。在此基础上,对艏喷轨迹线和喷射距离的影响因素进行了分析,结果表明：45°喷角比30°喷角喷射距离要远,但是30°喷角有利于回淤与流失量的控制。因此在不同的施工阶段,可调整喷射角度,达到最佳施工效果。     

耙吸挖泥船动力定位的Kalman滤波器设计

根据运动特性建立耙吸挖泥船的数学模型,将Kalman滤波技术应用于耙吸挖泥船动力定位系统,并进行Matlab仿真。仿真结果表明,Kalman滤波器具有很好的滤波效果,在环境力的影响下,能够得到理想的船位和艏向,是动力定位的有效方法。     

超大型绞吸船长吹距黏土混姜结石复杂土质施工工艺

以连云港港赣榆港区10万吨级航道延伸段工程施工（HD-SG-2标段）为例,针对绞吸船在长吹距工况下（标准岸管长度7 km）施工4、5级黏土混姜结石的问题,从挖掘工艺、输送工艺两方面进行分析,在施工参数优化方面,在黏土混姜结石工况运用自动挖泥技术,通过多组参数对比分析,实现自动挖泥技术最优施工参数组合;并基于自动挖泥数据,修正施工流速与泥浆密度计算模型以及Durand水力梯度计算模型。结果表明,该技术的成功实施可提高超大型绞吸船长吹距输送黏土混姜结石产能的测算精度,并确定该类土质最优施工参数组合,保证该类土质在管道中输送的平稳性,避免堵管现象发生。     

大型耙吸挖泥船艏吹中粗砂造陆施工技术

大型耙吸挖泥船艏吹中粗砂施工对船机设备、临界流速、管线配置等的要求与常规的吹填工艺不同。针对中粗砂的特性,开发专用软件计算确定不同粒径中粗砂的临界流速和最低实用流速;结合泥泵特性和管线摩阻特性,测算典型耙吸挖泥船艏吹中粗砂的最佳效率;研究快速接管工艺,结合吹填区初平和后整平,提高大型耙吸挖泥船艏吹中粗砂造陆施工效率。     

耙吸挖泥船挖泥装舱和抽舱排放的一种分析方法

通过对耙吸挖泥船在挖泥装舱和抽舱排放作业时,船上吸排系统若干参数的分析,提出了一个确定吸排系统中泥泵、高压冲水、艏吹等分系统参数的方法,供有关人员参考.     

考虑耙吸力的耙吸挖泥船阻力性能 数值分析及试验比较

自航耙吸挖泥船船体线型较为肥大,工况较多,不同工况下对阻力性能的要求也不尽相同。文中首先利用CFD建立某耙吸挖泥船数值模型,计算分析耙吸挖泥船裸船体阻力性能,并与模型试验数据进行对比,取得了一致结果。在此基础上,考虑耙吸力影响,分析不同工况下该耙吸挖泥船在装有不同螺旋桨的情况下船体及舵的阻力性能差异,通过流场分析其机理。并结合螺旋桨敞水性能,计算了新导管桨与原桨在实尺度下的推进效率及收到功率,结果表明新导管桨推进效率相较于原桨提升了约8.8%,验证了耙吸挖泥船耙吸力的合理性。     

A method based on potential theory for calculating air cavity formation of an air cavity resistance reduction ship

This research is intended to provide academic reference and design guidance for further studies to determine the most effective means to reduce a ship’s resistance through an air-cavity. On the basis of potential theory and on the assumption of an ideal and irrotational fluid, this paper drives a method for calculating air cavity formation using slender ship theory then points out the parameters directly related to the formation of air cavities and their interrelationships. Simulations showed that the formation of an air cavity is affected by cavitation number, velocity, groove geometry and groove size. When the ship’s velocity and groove structure are given, the cavitation number must be within range to form a steady air cavity. The interface between air and water forms a wave shape and could be adjusted by an air injection system.     

耙吸式挖泥船及耙头耦合运动数值模拟

耙吸式挖泥船是航道与水下沟槽开挖、航道疏浚与水下挖泥等工程中广泛采用的施工设备,深水及复杂作业环境下耙吸式挖泥船的挖掘精度控制是挖泥船施工作业需解决的重要问题.在考虑风、浪、流、船舶操作力、海床反力、波浪补偿器及其滞后等影响因素的情况下,建立了耙吸式挖泥船与耙头耦合运动的数学模型,并用实船测试数据对数值模型进行检验.通过实例计算,研究不同水深和不同风、浪、流等环境因素对耙头运动的影响,为挖泥船—耙头运动的预测及超深、超宽开挖控制提供了依据.     

黄骅港耙吸船施工周期与装舱时间研究

通过对耙吸船施工周期的研究以及施工参数的分析,确定最佳装舱时间,从而提高耙吸船生产率,降低施工成本。耙吸船最佳装舱时间的确定,使黄骅港综合港区20万吨级航道耙吸船施工生产率进一步提高,节约了施工成本。     

耙吸挖泥船装舱溢流过程中非黏性泥沙沉积与冲刷的模拟

自航耙吸挖泥船(TSHD)在装舱周期中,在可能的情况下需要边施工边溢流以提高有效装载量.溢流损失量受到泥舱结构、泥沙组分等多重因素的影响,很难准确预测利用CFD方法结合非黏性泥沙冲淤的经验公式,建立了TSHD超大型泥舱(21 643.8 m3)二维沉积数学模型,利用该模型对装舱溢流过程进行了模拟,对产量、溢流损失进行了预测,预测结果与以往成熟模型的结果基本一致.在此基础上,分析了装舱过程中沉积面的变化过程、不同粒径组的冲淤特点.该模型的建立,有助于实现对泥舱水力布置和装舱效率进行研究,弥补空白.