山海关船厂15万吨级修船坞虹吸灌水水力模型试验研究

虹吸管是作为船坞灌水排水的一种新型式，具有结构简单、防冰防沙、断流迅速的优点。与传统闸阀灌水相比，显示了很大的优越性，避免了锈蚀所引起的阀关闭不严及干船坞的漏水问题。极大地改善了船厂工人的工作环境。虹吸式输水管道作为船坞灌排水的一种新型式，已引起各船坞设计和船舶生产单位的广泛关注。本文是针对山海关船厂15万吨级修船坞虹吸灌水方式，进行了水力模型试验研究。研究内容包括：虹吸形成时下游水面上升高度；虹吸形成过程中驼峰水流情况及真空泵抽气流量；驼峰处的流速分布、动水压强分布及空化指数分布；虹吸灌水流道各部分的阻力；单、双侧灌水过程中坞室水流稳定情况；破坏虹吸所需破坏管的管径及其振动、啸叫情况；虹吸灌水的流量、坞室水位及灌水功率过程。研究工作是根据山海关船厂要求，并配合中国船舶总公司上海第九设计院的大坞设计工作进行的，为设计提供了水力最优的方案。山海关船厂15万吨级修船坞于1998年底建成，工程经过5年的运行与实践，证明当时试验研究成果是合乎实际的，所得到的虹吸灌水廊道设计方案是可行的，虹吸灌水方式是成功的。试验研究成果经住了历史的考验。本研究也为我国其他的船坞的虹吸灌水系统设计提供了宝贵的试验研究资料。     

双壳油船破舱原油泄漏缩尺模型相似准则

为使双壳油船原油泄漏缩尺模型试验能真实地反映事故原型,需确定各相似准则的重要程度。针对油舱原油泄漏过程,基于相似理论,采用量纲分析的方法推导较完整的相似准则数群,根据不同相似准则的组合建立3种缩尺模型。进行原型和不同相似准则缩尺模型的数值试验,并根据相似关系将缩尺模型试验的泄漏持续时间、泄漏总量等宏观泄漏特征参数反推回原型,与原型数值试验结果相对比。采用黏性流体动力学理论分析各种作用力对泄漏过程的影响。结果表明:弗汝德相似准则和雷诺相似准则是原油泄漏缩尺模型试验必须依据的准则,韦伯相似准则可不予考虑。在试验油品和原油密度相同的情况下,缩尺模型试验结果与原型最为接近。针对不同泄漏阶段,应采用不同的缩尺模型进行试验。     

滑行艇升沉纵摇运动的二维数值预报

基于CFD软件对滑行艇二维简化模型在均匀来流中的运动响应进行数值分析。根据滑行艇的流体动力数值计算结果实时求解滑行艇的运动响应特性,对4种不同傅汝德数下滑行艇的纵摇与垂荡耦合运动特性进行研究,得到艇体升沉幅值、纵摇角随时间的变化特性,以及阻力、升力和力矩随傅汝德数的变化规律,并分析了艇体达到稳定状态所需时间和滑行过程中艇底动压力的变化特性。研究表明:傅汝德数1.5时达到稳定滑行状态的时间仅为80 s;除了在傅汝德数2.0时发生严重振荡,其余3种情况下滑行艇均能够趋于一种"动平衡"状态。     

鄱阳湖水利枢纽航道通航水流条件及优化措施试验研究*

针对鄱阳湖水利枢纽通航水流条件是否满足通航安全要求展开研究，建立鄱阳湖入江水道星子—湖山段物理模型，对鄱阳湖水利枢纽一期围堰阶段现状航道、二期围堰及运营期设计航道各典型工况下的通航水流条件进行试验研究。首先通过物理模型试验验证航道内是否产生不良流态；其次针对航道内出现的不良流态提出相应优化措施并进行方案比选；最后对优化后航道内通航水流条件进行试验验证以确保船舶安全通航。模型试验主要结论：二期围堰及运营期设计航道在大流量工况下存在上游口门区横向流速超标及下游锚地段生成大尺度回流等问题。通过实施调整上游隔流堤形式，航道右侧浅滩开挖，下游锚地段下移等措施后，设计航道各工况下水流条件均满足通航安全要求。     

高速喷水推进船倒车斗水动力性能研究

本文对喷水推进船舶喷流的流场作了研究，并就高速喷水推进船舶倒车装置的水动力性能进行了理论分析。在不同流速及舵角的情况下，对蝶形倒车斗作了一系列的模型试验。文中探讨了对试验结果分析的一种近 似方法，即利用流体力学中的相似理论，将试验值换算成实船倒车装置上的受力。将实船值与动量定理计算出的理论值相比较，可以得出理论计算时应考虑的倒车装置受力损失，从而对倒车装置进行优化设计。     

单桨船模自航试验的相似准则与模拟方法

本文提出一种新的船模自航模型化方法以“消除”船－桨干扰总理２的惊工影响，首先讨论船－桨组合体绕流（平均流动）应满足的相似准则，其中引进了两个新的准则以联系船 尾流的特征；尾流宽度与速度亏损，讨论了满足这些准则的模拟条件和方法，给出满足相似条件的船模－实船性能关系式，最后讨论了新模拟方法在船旋螺旋桨空的与噪声模型试验中的应用。     

基于数值模拟的船坞虹吸灌水廊道流量系数计算

港口与航道虹吸灌水廊道广泛应用在近年来新建的修造船坞中,流量系数是评价其性能的重要水力指标。结合某修船坞虹吸灌水廊道水力模型试验,建立了基于数值模拟的流量系数计算模型,求解单廊道和双廊道两种不同体型虹吸灌水廊道的流量系数。将计算得到的灌水流量值与模型试验值对比分析,验证了流量系数数值求解方法的可行性,它可为灌水廊道体型的优化和改进提供重要依据。     

基于多孔介质模型的网衣对波流场影响的数值模拟研究

用多孔介质模型模拟网箱中的刚性金属网衣。基于计算流体力学软件STAR-CCM+，建立稳定的来流作用下刚性网衣对周围流场影响的数值模型，研究水流经过网衣后流场的变化及流速衰减，并与模型试验结果进行比较，验证了多孔介质模型模拟网衣周围流场的正确性。建立了波浪与网衣相互作用的数值模型，分析刚性网衣对波浪衰减的影响以及网衣的波浪透射系数与波浪参数之间的关系，为对网箱内部波流场的研究提供参考。     

基于CFD实尺2339标准箱集装箱船的阻力分析和实船验证

基于计算流体力学(CFD)方法对2339标准箱支线型集装箱船进行实尺数值模拟阻力预报。首先建立NUMECA/HEXPRESS全六面体非结构网格,采用湍流K-Omega(SST)-Menter模型进行数值模拟,计算其在压载工况下不同傅汝德数时的阻力;然后将CFD数值计算阻力结果同实船试航阻力进行比较与分析。结果表明:CFD数值模拟同实船以及实验结果趋势一致,误差较小。论文所述CFD分析方法对船舶的线型设计、优化和航速预报,具有一定的指导与参考意义。     

高速滑行艇CFD精度研究

文章基于RANSE VOF求解器,对高速滑行艇稳定直航状态下的水动力计算精度进行研究。根据模型试验中的航行姿态,建立水气二相流模型进行数值模拟。分别采用结构化网格和切割体网格对楔形体进行计算,分析阻力和动升力的计算精度。通过比较得知,对于高速滑行表面问题,切割体网格和结构化网格同样可以满足工程精度,而前者能够很好地适应复杂的滑行艇表面且网格生成较为便捷。因此文中进一步采用切割体网格对滑行艇进行数值计算,精度同样满足滑行艇的模型试验,验证了CFD方法可以满足两相流中高速滑行表面的水动力计算精度问题。