18万吨散货船模的水池试验和设计计算

文章针对一艘18万吨散货船,进行了包括船模阻力试验、螺旋桨敞水试验、船模自航试验在内的水池试验,并进行了设计阶段的EEDI计算与验证。根据试验结果对设计吃水状态下的艉部螺旋桨前置导流装置的节能效果进行了评估。结果显示该船满足EEDI要求,导流装置节能效果明显。     

水动推进力及其应用

考虑到三维效应和重力影响,提出研究设置导流槽的船底在水面滑行激起的流场以及作用在槽和船底浸湿面上的水动力。该导流槽的顶部曲面前低后高,对船底基面形成倾角。运用严谨的数学物理方法解决问题,求得描绘三维流场状况的解析函数．由此获得船艇前进时出现在槽顶部曲面上推船艇前进的水动推进力和向上的水动升力定量值的解析表述式。将船底浸湿面设计成设置导流槽的外形,建成实船试航,通过卫星跟踪的GPS系统实测获得的数据证明了水动推进力的存在,且它随着航速的提高而迅速增大,于是船速以及稳定性、安全性均得以犬,幅提高。实船设计时,可通过合理调整表述式中的物理参数,设计建造整体性能远优于常规船艇的实船。     

水动推进力及其应用

考虑到三维效应和重力影响,提出研究设置导流槽的船底在水面滑行激起的流场以及作用在槽和船底浸湿面上的水动力。该导流槽的顶部曲面前低后高,对船底基面形成倾角。运用严谨的数学物理方法解决问题,求得描绘三维流场状况的解析函数,由此获得船艇前进时出现在槽顶部曲面上推船艇前进的水动推进力和向上的水动升力定量值的解析表述式。将船底浸湿面设计成设置导流槽的外形,建成实船试航,通过卫星跟踪的GPS系统实测获得的数据证明了水动推进力的存在,且它随着航速的提高而迅速增大,于是船速以及稳定性、安全性均得以大幅提高。实船设计时,可通过合理调整表述式中的物理参数,设计建造整体性能远优于常规船艇的实船。     

基于FEA的大型导流底孔及进口塔架结构分析

导流底孔广泛应用于重力坝的施工导流,因孔口尺寸较大、体型复杂,如何保证结构安全,是导流底孔设计需考虑的重要因素。本文以Souapiti水电站大型导流底孔坝段及进水塔结构为例,利用有限元分析(FEA)精确模拟了进水口结构的三维体型、材料本构、边界条件等,对导流底孔及进口塔架在施工导流期的应力进行分析,并基于分析结果采用应力路径积分方法进行配筋计算。分析过程清晰、结果可信度高,为类似工程的设计提供了有价值的参考。     

基于CFD的海洋深水试验池造流系统数值模拟

海洋深水试验池的造流系统是深水池设计和建设的关键技术之一,其设计水平直接决定了水池能否正确模拟深海海洋环境,以及水池开展海洋工程深水试验研究的能力.本文结合上海交通大学设计建造中的海洋深水试验池,通过CFD计算,对水池内整体流场进行了数值模拟,以研究流速和压力分布等流场特性.计算结果表明,设置在进水和出水廊道内的穿孔压力墙是深水造流系统中的关键整流设备,可使水池内的流速实现均匀分布.此外,穿孔压力墙表面的粗糙度大小也会对水池内流场产生显著影响.数值模拟的结果为海洋深水试验池的设计和建造提供了参考.     

90000 DWT半潜船螺旋桨导流管的安装

90 000 DWT半潜船为我司建造的全球第二大载重吨半潜船,为双桨双舵双导流管设计,螺旋桨导流管为该船节能降耗装置,体积重量大,安装精度高,作业环境复杂,无相关经验可参考,因此需研究出一套安全可靠,简便高效的安装工艺方法,提效降本,保证螺旋桨导流管的安装精度,使螺旋桨导流管达到设计的各方面参数要求.     

大水位变幅下省水船闸水位分级研究*

省水船闸通过把总水头进行分级,减小每级工作水头,除节省船闸用水量外,还有利于解决高水头船闸的水力学问题,对我国西部山区河流船闸建设具有很好的适应性。在分析省水船闸运行原理的基础上,研究了理论省水率的计算方法及其随省水池级数、面积的变化规律,总结分析了影响省水船闸水位分级的主要因素。以广西右江百色水利枢纽通航船闸为依托工程,针对船闸上游水位变幅大、设计水头高、工程布置条件及运行方式复杂等特点,计算省水运行时剩余水头的变化规律。从运行水位、省水池级数和面积等方面,提出了省水池布置参数及大水位变幅下的省水船闸水位分级方式,进一步模拟计算不同运行方式下的船闸输水水力指标,论证了水位分级的科学性与合理性。     

基于相似理论的海洋温跃层模拟水池研究

为模拟海洋温跃层环境,检验所设计的水下热滑翔机在温跃层中的水动力性能,根据相似理论分析了温度梯度为0.2℃/m及水深10 m以下的海洋温跃层模拟水池的各项特征:缩尺比、水池主尺度、温度场和动力相似数。采用数值计算和理论计算方法,预测了设计水池中的待试模型与实体水下热滑翔机的阻力,并对二者进行比较,验证了所设计的水池模拟的水动力效果。以传感器阵列测量水池的温度梯度,验证了温度场相似的设计目标。通过研究和试验,验证了海洋温跃层模拟水池的可行性和可靠性。研究表明:用于水下热滑翔机水动力及相变性能研究的海洋温跃层模拟水池,其水流温度梯度需为实际温跃层温度梯度的缩尺比的平方倍;模拟海洋温跃层的室内水池通过选取合理的几何尺寸,可以抑制阻塞效应、浅水效应及池壁效应的不良影响。     

试论海洋工程水池工艺设计的基本原理

海洋工程水试验池的设计目标是实现对海洋环境的模拟.探讨了水池主尺度选择以及造波系统、造流系统等设计内容.通过造波系统原理分析,探讨了造波精度的保证措施;通过对整流措施的分解描述,探讨了造流系统水力学设计的原理;强调了水力学模型试验对造流系统的作用.     

导管剖面对全回转推进器性能的影响

随着船舶大型化和高功率化,对于全回转推进器的要求也越来越高。本文提出配置一种新型剖面导流管的全回转推进器,该推进器为上海振华重工集团3800kW全回转推进器。对该全回转推进器进行CFD模拟计算和敞水试验,并将新型导流管与19A型导流管进行对比分析,为后续设计提供参考。     

小清河水牛韩省水船闸输水系统布置及水力计算

水牛韩船闸是小清河复航工程的上游梯级,由于沿线水资源比较匮乏,水牛韩船闸须具备省水功能。根据闸址地形条件并考虑未来船闸续建的需求,提出单级省水池的水牛韩省水船闸总体布置。按照《船闸输水系统设计规范》要求和工程特点,确定水牛韩船闸采用闸首短廊道集中输水系统,省水池与上、下闸首分别用一根输水廊道连接的输水系统,提出具体的输水系统布置,确定各输水阀门运行方式,并采用船闸输水过程数学模型计算了船闸非省水运行和省水运行时的输水水力特性。结果表明,提出的输水系统布置和确定的输水阀门运行方式合理可行,各输水水力特性值满足设计和规范要求。     

节能增效和抑制联体涡空泡的整流导管应用研究

文章以整流导管为研究对象,借助水池模型试验,结合数值计算方法,分析整流导管抑制联体涡空泡和节能增效特性。研究结果表明,整流导管能降低桨盘面峰值带的伴流梯度,均匀伴流场,抑制联体涡空泡,大幅度地降低脉动压力值;另一方面,整流导管还能产生推力,降低推力减额分数,提高船身效率,起到节能增效作用。     

船舶与海洋工程试验水池工艺设计

船舶与海洋工程试验水池主要分为船模拖曳水池、耐波性操纵性水池、海洋工程水池三大类,本文在总结中船九院公司已设计的诸多水池案例的基础上,梳理了试验水池的设计思路,阐述了比较完整的该类型水池工程的设计方法,包括水池主尺度的确定、实验室工艺布置、主要工艺系统和模型制作工艺等。     

一种环保的水下封闭扩散式铺砂装置的水力方案设计

在填海造地工程中需要通过吹填完成水下铺砂,以往的施工工艺在进行水下铺砂时容易造成水体污染,同时吹填区铺砂浓度与砂土粒径分布很不均匀。介绍一种环保的水下封闭扩散式铺砂装置,该装置根据水动力学原理设计,采用封闭的扩散式加内部导流板的结构形式,实现水下大面积高效率环保铺砂作业。该水下封闭扩散式水力铺砂装置由进口段、扩散段和内部导流板组成。采用计算流体动力学(CFD)方法,以清水为介质对铺砂装置内部流动进行数值模拟,分析不同导流板设置对铺砂装置流动特性、铺砂均匀度的影响。最终设计的水下铺砂装置具有施工环保、结构简单、单程铺砂面积大、铺砂效率高、铺砂均匀等优势。     

小清河王道船闸省水工程措施

针对北方地区水资源相对匮乏的问题,结合小清河王道船闸工程,探讨船闸省水措施,提出了两种不同输水布置的带深浅水池的多级省水池平面布置方案和运行方式,和单级省水池单独运行、单级省水池结合泵站运行的输水布置及运行方式。对比分析得出以下结论：1）两个省水方案均满足规范和省水使用要求;2）多级省水池省水率高、单级省水池结合泵站运行输水时间长。3）类似工程选用省水方案需结合水资源条件、船闸通过能力需求、输水时间、场地布置、施工条件、工程投资等多方面比选综合确定。     

基于三元理论喷水推进轴流泵改进设计

以某高速艇喷泵为研究对象,运用CFD方法计算并分析喷泵敞水性能缺陷,针对缺陷进行三元改进设计。首先以国外某混流式喷水推进泵为例,用基于雷诺时均的数值计算方法对喷泵敞水性能进行模拟,各转速下喷泵功率计算误差在1.5%以内,验证了本文所用数值计算方法的可信性。然后对该高速艇喷泵敞水性能进行计算,利用CFX软件后处理分析出设计缺陷,对轴面线重新设计,将两级导叶改为一级导叶。并且,针对叶轮做功效率低和导叶整流效果差的问题,利用三元设计方法将叶片负载分布改为前重载型以此提高喷泵效率。最后计算改进后的喷泵效率提高了5%左右,表明了三元设计方法在喷泵改进设计上的实用性。     

山区省水船闸输水系统水力学研究

与运河省水船闸不同，山区航电枢纽省水船闸具有通航水位变幅大、两岸地形复杂等特点，在省水池布置、水位分级和船闸运行方式等方面均面临一些难题。针对山区通航建筑物与枢纽分开布置的工程，研究省水船闸布置方法，充分利用地形条件将高、低省水池分别设置在船闸两侧。针对上游通航水位变幅大的特点，确定船闸采用省水和非省水两种运行方式，两种方式的上游临界水位为214.0 m。在此条件下，计算分析船闸水位分级，确定省水池高程，提出省水船闸输水系统布置。通过物理模型试验，得到省水船闸不同运行方式下的输水水力特征指标、输水廊道压力及闸室船舶停泊条件，并给出各部位输水阀门推荐的启闭方式。结果表明，提出的省水船闸方案在水力学上是合理可行的。     

小清河王道船闸省水工程措施

针对北方地区水资源相对匮乏的问题，结合小清河王道船闸工程，探讨船闸省水措施，提出了两种不同输水布置的带深浅水池的多级省水池平面布置方案和运行方式，和单级省水池单独运行、单级省水池结合泵站运行的输水布置及运行方式。对比分析得出以下结论：1）两个省水方案均满足规范和省水使用要求；2）多级省水池省水率高、单级省水池结合泵站运行输水时间长。3）类似工程选用省水方案需结合水资源条件、船闸通过能力需求、输水时间、场地布置、施工条件、工程投资等多方面比选综合确定。     

AUV水下对接装置的实现及试验

为实现自主式水下机器人(AUV)在水下进行能源补充,设计一种针对重型AUV的水下对接装置,采用直接接触充电方式,通过液压系统驱动首部推行机构、限位夹紧机构和水下插拔机构完成对接动作,模块程度高、充电效率高、数据传输能力强。其中AUV自身携带三角槽,通过定位销对三角槽的切向力以及轴向限位实现AUV六自由度姿态的校正,简单有效,而且降低了AUV入坞时的姿态要求。水池试验结果表明,该对接装置可稳定有效地调整AUV姿态,实现水下有线大功率充电,对接成功率高,工程应用价值高。     

缸体旋转式柱塞泵配油盘结构设计与分析

缸体旋转式液压轴向柱塞泵的配流结构设计合理与否是影响该泵工作噪声和发热以及使用寿命的主要因素之一.围绕典型缸体旋转式轴向柱塞泵配流过程中产生的压力瞬变和流量脉动,以及配流噪声产生的机理进行分析研究.提出采用在高低压腰形槽的始端设置具有两种宽度夹角的双级三角阻尼槽、阻尼孔配阻尼槽以及多槽结构等设计方案,并进行分析比较优化结构设计.