垂直淹没射流对泥沙冲刷效果影响的试验研究*

为了研究垂直淹没射流中各因素对泥沙冲刷效果的影响规律,利用自行设计搭建的射流冲刷试验系统,基于“半模型”理论进行试验,通过摄像机和图像处理软件得到随冲刷参数EC变化的冲坑形态,以及射流速度、靶距、喷嘴直径对冲坑尺寸的影响规律。结果表明,冲坑深度随冲刷时间的增加先迅速增大、后缓慢增大直至稳定状态,在此过程中,冲坑形状保持几何相似性;冲坑尺寸随射流速度的增加而增加,动态冲坑深度明显大于静态冲坑深度。此外,通过试验得出了使冲坑深度达到最大值的最佳射流靶距。研究结果可为射流清淤的实际工程应用提供参考。     

垂直淹没射流对黏性底床冲刷挖掘体积的试验研究

射流冲刷作为一种高效挖掘手段被广泛应用于深海工程领域。针对黏性底床条件下垂直淹没射流冲刷挖掘体积进行研究,利用注浆成型法制备冲刷坑的胚体并利用3 d扫描技术获取冲刷挖掘体积。通过开展室内试验探索了射流流速、射流靶距、冲刷时间以及泥样含水率与冲刷挖掘体积的关系:1)冲击射流挖掘体积随着射流靶距的增加而减小;2)冲击射流挖掘体积随着射流流速的增加而增加;3)冲击射流挖掘体积随着冲刷时间的增加而增加,但逐渐趋于平衡;4)随着泥样含水率的增加,冲击射流挖掘体积也显著增加。最后,利用54组试验数据和无量纲分析得到了冲击射流挖掘体积的经验公式,可为射流挖沟以及射流沉桩等海洋工程实践提供参考。     

淹没射流清洗方式清洗物料的效果研究

为了研究淹没射流清洗机的清洗参数及清洗效果,研制了以淹没射流作为清洗动力的清洗试验机。通过蔬菜清洗试验,提出淹没射流清洗方式清洗效果的评价指标,并得出清洗品种和最大清洗量等清洗参数。分别研究小白菜和樱桃番茄的清洗效果,并根据试验观察结果,分析淹没射流清洗方式的优缺点。     

耙吸挖泥船高压冲水淹没射流演化过程试验

通过模型试验方法,在风浪流水槽中研究耙吸挖泥船高压冲水淹没射流演化过程。采用超高速相机对静止和移动状态下的高压冲水淹没射流的流动形态进行研究,不仅可提供高压冲水在淹没状态时射流和扩散状态,还可为耙吸挖泥船耙齿设计改进提供依据。结果表明,当高压水射流压力增加到一定程度后,射流形态形成中间大两头小的"藕"形分布状态;试验工况下,在较小射流压力时,移动速度对高压淹没水射流较远处流态影响显著;在较大的射流压力时,移动速度的影响并不明显。因此,提高高压冲水压力可有效解决低压冲水时的拖尾问题。     

海岸工程影响下潮间带泥沙冲淤变化计算

海岸工程实施后,将会改变区域地形,并对该区域的水动力及泥沙冲淤产生影响。针对潮间带特点,将淹没水深和淹没流速代入半经验半理论公式中,预测强潮浅水海区泥沙冲淤变化。在平面二维潮流模型的基础上,应用修正后的半经验半理论公式,计算分析漩门湾围垦工程对潮间带泥沙冲淤变化影响。     

VLCC压载舱泥沙淤积成因及对策

行驶于海洋中的VLCC油轮进入多沙水域港口、卸油置换压载舱水配重时,带来压载舱内泥沙的淤积。文章以舟山水域为背景,以油轮边压载水舱作为研究对象,分析油轮边舱泥沙运动规律及泥沙淤积的成因,提出采用气动冲沙的方法处理压载舱泥沙,为行驶于海洋中的大型油轮和船舶压载水舱泥沙提供合理的清淤管理。     

淹没高压射流垂直切削硬质黏土数值与试验研究

针对淹没高压水射流对硬质黏土进行切削的问题,基于耦合的欧拉-拉格朗日方法,引入射流经过淹没水域发生速度衰减规律,建立有限元模型对切削效果进行分析研究,最后通过室内试验加以验证。该方法集合了欧拉算法和拉格朗日算法的优点,适用于射流和土体之间流固耦合的分析计算,其中,水体采用欧拉算法,土体采用拉格朗日算法,水土的接触面可被精确捕捉。数值结果显示,高压射流作用下,硬质黏土切削深度随切削速度的增大而减小,随射流压力的增大而增大。并与试验结果进行定量对比,两者较为吻合。该模型较好地模拟了淹没条件下高压射流对硬质黏土的切削过程,为解决这一问题提供了新的思路。     

底部薄板附近的水流及泥沙运动特性

通过水槽实验探讨了在饱和来沙条件下底部薄板附近的水流、泥沙运动特性,包括不同薄板高度、与水流不同夹角的安装方向等情况下,单个底部薄板附近的水流结构、泥沙运动规律、底部薄板的导沙特性及其附近的冲淤现象,以及底部薄板群体的导沙特性。试验结果表明,实验使用的薄板的长度对实验结果影响很大,过短的薄板实验根本观察不到薄板前冲刷沟内的沙波运动,而该沙波运动严重影响薄板的导沙效应。底部薄板附近的水流结构具有强烈的三维特性,流场复杂,对于一定的薄板,水流夹角、沙波的运动是影响薄板的导流导沙促淤的主要因素。     

连续冲洗式沉沙池的冲沙计算及应用

连续冲洗式沉沙池的运行情况就是在连续供水,冲沙和供水同时运行,把沉落的泥沙连续不断地排入下游河道n1。因此,沉沙池及排沙廊道内的流量沿程方向流量大小发生变化,文中根据沉沙池设计规范及相关的文献对连续冲洗式沉沙池冲沙计算,并进行分析及应用,总结出了连续冲洗式沉沙池冲沙计算可行的方法,对以后沉沙池设计有一定的参考价值。     

人工岛工程对河口行洪冲淤的影响分析

以秦皇岛汤河河口人工岛在建工程为背景,采用大、小两重模型嵌套的方式,建立二维平面水动力-泥沙数学模型。在验证模型可行性的基础上,分析了50 a一遇设计洪水条件下工程区的水动力及泥沙冲淤特性,并进一步阐述了人工岛工程建设对工程区流场变化规律、河口冲淤规律以及工程区附近泥沙分布规律的影响。研究表明,在实施河道清淤的情况下,人工岛的建立并不会增加河口工程区附近的泥沙淤积,相反在清淤工程和梭形岛分流作用的影响下,泥沙淤积量有所减少。     

基于Kirchhoff方法的水下自由湍射流场噪声预报

该文旨在研究类似的水下自由射流场噪声机理和预报方法。构造了Kirchhoff理论和CFD方法相结合的算法;详细推导了Kirchhoff方法噪声预报的原理;讨论其适用性,并引入了非线性修正方法。用大涡模拟法对水下自由射流场进行数值模拟,以此作为近场声源;随后,运用所推导的Kirchhoff方法对控制面外噪声场进行预估,并分析了自由射流场声辐射机理。     

基于涡声理论的水下射流噪声预报

湍流噪声是潜艇重要的水下噪声源.以水下自由湍射流为例,探讨其噪声机理和预报方法,构造了Powell涡声理论和CFD方法相结合的算法.首先讨论了Powell涡声方程和Howe的涡声方程的解法;作为算例,用CFD软件FLUENT中标准k-ε计算湍射流场,以此作为近场声源;随后,运用Powell涡声和Howe的涡声方程理论对远场噪声谱进行预估,给出了辐射噪声指向性比较,并分析了自由射流场声辐射机理.