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。     

移动脉动源的传播特性在池壁效应判别中的应用研究

受水池宽度的限制,波浪中航行的船模可能受到池壁效应的干扰,这种干扰作用的实质是船体的辐射—绕射波经池壁反射后作用于船模的结果。文章以点源为研究对象,采用等相分析法获得了Bessho型移动脉动源格林函数的远场传播波系。分析表明:移动脉动源的传播波模态与斯特劳哈尔数τ的大小密切相关,当τ0.25时远场波系中包含环形波、内侧楔形波及外侧楔形波三个模态;当τ0.25时远场波系中包含环形—扇形波、扇形波及内侧楔形波三个模态。进一步分析可知,当τ0.272时,环形波或环形-扇形波将出现在船模前方,此时的池壁效应不可避免;当τ0.272且船艏点源兴波的半楔角大于几何临界半楔角时,此时将存在池壁效应的干扰。文中在单船试验池壁效应判别分析的基础上,计及船模辐射—绕射波的池壁反射作用对自身和另一船模的干扰,依据船型要素、两船相对位置和池壁几何参数,提出了采用四个几何临界半楔角的最小值判别波浪中并行航行两船模池壁效应的数值方法。     

波浪中航行两船模池壁干扰效应的数值研究

对规则波中顶浪并行航行的两船模,基于频域移动脉动源格林函数建立了有效表达池壁效应的三维数学模型,该模型采用分布源积分方法求解近距航行两船模的波浪作用力和运动响应,并利用镜像原理将水池格林函数表示为开阔水域的格林函数和由镜像点源组成的无穷级数.分析移动脉动源格林函数的远场传播模态及其特性可知,当τ>0.272(τ为斯特劳哈尔数)时各传播波模态均不在点源的上游出现,故此时点源波系的影响范围可由环形—扇形波的半楔角确定,在此基础上计及船模辐射—绕射波的池壁反射作用对自身和另一船模的干扰,依据船型要素、水池宽度和两船相对位置,采用六个几何临界半楔角表征船体的辐射—绕射波,提出了并行航行两船模的池壁效应判别方法.数值研究表明:不同镜像次数下水池格林函数的数值差异主要体现在距船艏较远处,在兼顾计算精度与效率的原则下可选取有限项级数的水池格林函数作为积分内核,而池壁效应对近距航行两船运动响应的影响主要体现在长波区.     

水深截断系泊缆动力特性试验研究

采用Froude相似准则和常规缩尺比在现有试验水池很难对深水系泊缆进行完整模拟.一种可行的方法是对全水深系泊缆进行截断,设计静力和动力特性都与全水深系泊系统等效的水深截断系泊系统.但是如果深水平台的工作水深很大,或者是现有水池的工作水深很浅,就需要对全水深系泊缆进行较大的截断.文章对一工作在15OOm 水深的Cell-Tress Spar平台在现有4m水深的水池进行了模型试验.虽然采用了1:100的模型缩尺比,但是截断因子仍然较大.文中给出了6种水深截断系泊缆方案,主要参数均各不相同.通过单缆模型试验对水深截断系泊缆的动力特性进行了研究,并采用其中2种水深截断系泊缆进行了不规则波模型试验.结果表明,增大直径和单位长度空气中重量可以有效增加水深截断系泊缆的动力响应,合理控制轴向刚度可以保证在整个位移范围内的动力响应变化趋势.因此认为,如果合理地选择了水深截断系泊缆的所有参数,较好模拟全水深系泊缆的动力响应是可能的.     

波浪中航行两船模池壁干扰效应的数值研究（英文）

对规则波中顶浪并行航行的两船模,基于频域移动脉动源格林函数建立了有效表达池壁效应的三维数学模型,该模型采用分布源积分方法求解近距航行两船模的波浪作用力和运动响应,并利用镜像原理将水池格林函数表示为开阔水域的格林函数和由镜像点源组成的无穷级数。分析移动脉动源格林函数的远场传播模态及其特性可知,当τ0.272(τ为斯特劳哈尔数)时各传播波模态均不在点源的上游出现,故此时点源波系的影响范围可由环形—扇形波的半楔角确定,在此基础上计及船模辐射—绕射波的池壁反射作用对自身和另一船模的干扰,依据船型要素、水池宽度和两船相对位置,采用六个几何临界半楔角表征船体的辐射—绕射波,提出了并行航行两船模的池壁效应判别方法。数值研究表明:不同镜像次数下水池格林函数的数值差异主要体现在距船艏较远处,在兼顾计算精度与效率的原则下可选取有限项级数的水池格林函数作为积分内核,而池壁效应对近距航行两船运动响应的影响主要体现在长波区。     

江苏科技大学船舶工程实验室-综合港池

<正>综合港池:长38m,宽15m,深1.2m,其上有栈桥,横跨在水池上面,可以供实验人员行走以及摆放实验仪器。推板式造波机行程范围±300mm,最大波高0.35m。造流系统采用4台7.5kW双向轴流泵,最大流速0.3m/S,在添加风机后也可以造风,能满足工程上的试验要求。     

水池阻塞效应的试验探讨

一、引言在船模试验池中进行阻力试验时,由于池底及池壁的存在使测出的阻力要比同样速度下在无限制的水中测得的阻力稍大一点,这种现象称为水池边界效应。这是因为:第一,池底和池壁限制了绕船模的水流流动,使水对船模的平均流速增加了,这就是所谓阻塞效应。其次,池底的存在使船兴起的波系与真正的无限深水中的波系不同,进而影响到兴波阻力的不     

世界上唯一具有斜浪和横浪功能的船模试验拖曳水池建成启用

708研究所的这座新水池长280m、宽10m、深5m,装备箱梁式拖车,最高速度为9m/s,配有国内独一无二的拖曳水池侧面造波装置,各项软硬件配置达到世界先进水平。除拥有常规拖曳水池所具备的阻力、敞水、     

MARIC水动力试验设施

<正>1953年，当代中国船舶科学技术创始人辛一心先生创建了我国第一座拖曳水池。该水池长70 m、宽5 m、深2.5 m；采用单悬臂支架拖车；池端设冲箱式造波机；池侧设水下观察窗。1978年，中国船舶及海洋工程设计研究院（MARIC）成为国际拖曳水池会议（ITTC）成员单位，是中国第一批加入ITTC的三家单位之一。     

长江口深水航道船舶会遇宽度的探讨

随着长江口深水航道治理二期工程的结束,长江口深水航道10m水深的通道已经贯通。2009年9月深水航道三期工程也将治理完成,届时航道水深将达到12.5m,形成全长47.2nmile、底宽350～400m,设标宽     

浅水航道对标准船模KCS的影响研究

基于流体软件STAR-CCM+,应用欧拉多相流、VOF波、6-DOF等物理模型和K-Epsilon湍流模型,分析了不同水深条件下KCS船模的阻力及粘性绕流场的特性。通过改变数值水池水深,比较了深水状态与浅水状态下的阻力差异;分析了浅水中船舶周围的粘性绕流场分布情况。研究发现:随着水深减小,浅水效应对船体阻力的影响显著,流速增大,压力降低,船体下沉,吃水增加,阻力增大;船体兴波波幅增加明显,作用面扩大,兴波阻力增大。     

12.5m深水航道南京港集装箱江海联运效益分析

<正>长江深水航道建设工程是一项利国利民的重大工程,具有显著的经济社会效益。美国的密西西比河从1836年开始疏浚,到1993年获得13.7m的水深;英国的莫塞河从1905年开始治理,于1950年达到13.6m的水深;法国的纪龙德河从1930年开始整治,历经40年形成13.5m的水深。我国长江口深水航道治理工程自1998年1月开工到2010年3月完工的12年中,打造出一条全长92.2km、底宽350⁴00m的双向"水上高速通道",     

工作水深对半潜式平台气隙影响的敏感性研究

运用风洞和水池试验结果修正后的数值模型,同时考虑平台承受的风、浪、流环境载荷及全尺度锚泊系统,以一典型双浮体四立柱半潜式平台为例,对半潜式平台气隙响应进行了非线性数值分析.考虑到时域内模拟随机波时存在不稳定性,在每种工况下进行了10个子工况,以90%的Gumble分布值作为最终的平台气隙结果.通过数值模拟研究表明:在300、400、500 m工作水深中,相同的环境条件、锚链参数,以及相同的预紧力工况下,45o、90o和180o三个方向在时域内的平台气隙结果显著不同,工作水深对平台气隙影响非常敏感,在平台设计过程中应充分考虑水深的影响.     

基于VOF方法的细线列阵稳定器近水面阻力计算

应用流体体积法（Volume of Fluid,VOF）模型跟踪稳定器近水面拖动时的自由液面的变化,利用计算流体动力学软件FLUENT对线列阵稳定器近水面的阻力性能进行数值模拟,分析研究了近水面兴波对其阻力性能的影响。分别计算了在不同水深的静水和有波浪载荷工况下近水面拖动时不同种类的线列阵稳定器的阻力大小,并将数值模拟的结果与水池实验结果进行对比。结果表明,稳定器在近水面无波和有波情况下的阻力大小均比深水域静水的阻力要大,而且在有波情况与相对浸深为0.3时的阻力性能基本相等。     

基于CFD的潜艇模型水池试验方法研究

潜艇水池试验与深广水域航行区别很大,采用计算流体力学(CFD)方法研究试验连接装置及试验水池尺度对潜艇试验的影响。首先对深广水域的潜艇进行计算,以此来校核CFD算法;然后对潜艇试验实况进行建模计算,根据计算结果来分析模型连接件、池壁和池底效应等对于潜艇受力测试的影响;最后结合实际试验和仿真计算结果,分析并证明试验装置的可行性。     

深水Spar平台在不规则波中的运动响应

南海水深一般在500m到2000m,属于深水区,Spar平台的适用水深为500m到3000m,是深水开发的经济型平台.对系泊于2000m水深的Classic spar平台在不规则波作用下的运动响应和缆索张力进行了数值模拟.首先通过频域方法得到Spar平台的波浪作用力传递函数、附加质量和辐射阻尼,然后通过快速傅立叶变换将频域结果转换到时域;基于全量的拉格朗日表述和两节点的等参索单元,应用几何非线性有限元方法和Newmark方法计算系泊缆索张力;应用四阶龙哥库塔法计算时域运动方程,得到Spar平台的运动响应和缆索张力.采用JONSWAP波能谱生成不规则波面,考虑了谱峰升高因子不同取值的影响,分析了二阶漂移力、不同缆索初张力和缆索刚度对于系泊系统的影响.     

大型钻井平台进靠马村港的操纵

马村港位于琼州海峡西口海南岛北端海岸,为新开发港口.该港内有码头两座,一座为海南电力专用,长172m,呈南北向,可靠两万吨级货轮;另一座为通盛码头,全长253m,呈东西向,水深10.5m.码头前沿调头区直径520m,设计靠泊船舶为3.5万吨级.     

沿海电厂排水口水深与流速对温升影响范围研究

大量温排水不断地排入海域将引起水温升高,导致不同程度的热污染。本文基于平面二维理想水池数值模拟实验,揭示了沿海电厂温排水热扩散对周围水动力条件的响应机制,分析了温排水在不同水深和流速条件下的最大温升包络面积变化情况。研究结果表明,流速越大温升降低快,高温升(4℃)包络面积越小。在水深为4m时,低温升(1℃)包络面积并没有随流速的增大而减小,而是呈增大的趋势。当水深为6 m、8 m、10 m时,低温升(1℃)包络面积随流速的增大而减小。同一潮差条件下,随着水深的增大,1℃、2℃、3℃、4℃温升包络面积均减小,而且温升等值线的温升值越大,其包络面积平均减小的比例越大。最大温升包络线面积与潮流流速和水深关系密切。     

长江入海口12．5m深水航道试通航

我国最大的水运工程长江口深水航道三期治理工程于2010年3月14日通过交通运输部的验收。从东海到上海外高桥码头，打造出一条水深12．5m、全长92．2km、底宽350m至400m的双向航道。     

长江口深水航道治理全面竣工 “深水效应”超乎想象

<正>5月18日,长江口深水航道治理三期工程顺利通过国家竣工验收,标志着我国水运建设史上最大的航道工程历经40年研究和13年建设取得圆满成功,全长92.2km、底宽350m至400m、水深12.5m的长江口深水航道正式投入生产运行。中共中央政治局委员、国务院副总理张德江就工程建成投入生产运行作出重要批示。交通运输部党组副书记、副部长翁孟勇出席竣工验收会议并讲话。