明基床上开孔沉箱规则波反射系数的试验研究

籍助波浪断面物理模型试验,系统研究了明基床上开孔沉箱在规则波作用下的波浪反射系数与相对基床高度、消浪室相对宽度、相对水深、相对波陡和前墙开孔率等相关影响因素之间的关系,利用多元回归方法,给出了明基床上开孔沉箱反射系数的计算关系式,研究表明消浪室相对宽度bc/L=0.181、相对基床高度hm/L=0.102时明基床开孔沉箱反射系数kr有最小值消浪效果最佳,试验成果对深入探讨开孔沉箱的消浪机理和工程设计及应用具有重要意义。     

开孔沉箱在日照港四期码头工程中的消浪效果研究

采用波浪整体物理模型试验方法,根据日照港石臼港区四期码头工程平面布置,针对码头结构采用实体沉箱和开孔消浪沉箱两种结构型式,测定E和ENE向港内波况和码头前波高,并在此基础上分析不同水位条件下开孔沉箱的消浪效果。结果显示,在沉箱尺寸、消浪室宽度和开孔率无法改变的前提下,消浪效果与开孔位置有很大关系。当开孔区位于静水位上、下一倍波高范围时,消浪效果最优。建议开孔区布置应尽量与规范保持一致,将开孔区布置在设计高水位附近。     

基于SPH方法双消浪室开孔沉箱数值研究

基于修正光滑粒子法(CSPM)和黎曼解修正后的光滑粒子流体动力学(SPH)方法,建立模拟波浪与开孔沉箱相互作用的数值水槽模型,通过理论解和数值结果对比,验证其准确性。研究消浪室相对宽度B/L、相对波高H/L、相对水深d/L因素对双消浪室开孔沉箱的反射系数K_r以及静水位处所受的波压力p的影响,并对水粒子出入消浪室复杂的过程进行研究。结果表明,在研究工况下,消浪室相对宽度B/L与波压力p呈现非线性关系,反射系数K_r随着消浪室相对宽度B/L增加而减小;相对波高H/L对波压力p和反射系数K_r影响较小;随着相对水深d/L增加,波压力p逐渐减小,反射系数K_r表现为先减小后增大的非线性特征。前消浪室水粒子相对后消浪室运动情况更为剧烈,水平速度较垂直速度变化较大,在开孔位置附近水粒子速度变化明显。     

开孔沉箱消浪性能试验研究

开孔沉箱的开孔率是影响其消浪性能的重要参数,迎浪面上的开孔范围也会影响开孔沉箱的消浪性能。通过物理模型试验,测量了不同开孔率情况下开孔沉箱前的波高,采用多点法分析了波浪反射系数,研究了其消浪效果,给出了波浪反射系数与沉箱开孔率之间相互关系的试验结果;同时,通过试验研究了开孔沉箱的开孔区域上下端距静水位高度对沉箱消浪性能的影响,对比了两种不同开孔沉箱断面宽度情况下波浪反射系数。     

明基床上开孔沉箱不规则波水平力试验研究

通过不规则波作用下明基床上开孔沉箱的波浪力物模试验,并综合考虑消浪室相对宽度、相对基床高度、波陡、相对水深、开孔率等影响因素,采用多元回归的方法,拟合给出开孔沉箱所受波浪总垂直力极值时刻对应的总水平力的计算关系式。经对比分析,计算值与试验值吻合良好。     

双层开孔斜挡板透空式防波堤消浪性能研究

针对一种新型双层开孔斜挡板透空式防波堤消浪性能问题,研究挡板开孔率和挡板倾斜角度对防波堤消浪性能的影响。采用物理模型试验方法,得出其反射和透射系数、波能分布和堤后波幅频谱特征结果。结果表明,斜挡板开孔率越大,防波堤透射系数也越大,但在试验范围内,透射系数均小于0. 5;该类型防波堤对波浪有较好的消能性,对较长周期波以反射为主,较短周期波以消浪室消能为主,整体透射系数较短周期波略大;防波堤设计斜挡板比平挡板透射系数小,具有更好的消浪性能,最小透浪仅为后者的39%。     

双层消浪平台斜坡式护岸的波浪作用试验研究

文中在水槽中构建不同护肩块体的双层消浪平台斜坡式护岸二维物理模型,对其波浪作用效应进行了测试分析研究,探讨了消浪平台不同开孔率时的浮托力变化,以及不同护肩型式消浪效果的差异。本论文处理数据采用同步记录各测点的方式,提取合力最大时刻的各测点压强进行分析。给出了一级消浪平台四种开孔率变化对一级消浪平台浮托力和3#胸墙波浪力的影响曲线,分析得到消浪平台附近水位是影响波压力的重要因素。研究结果表明：增大消浪平台开孔率可以有效降低平台面板的浮托力,3#胸墙波浪力在开孔率从5%变为15%时有较明显降低,从15%开大到30%时,3#胸墙波浪力无明显变化。作为人工护肩块体,网箱比八字块体消浪作用更好,可以使3#胸墙波浪力减小40%~50%。     

基于FLOW-3D的新型桩基透空堤消浪性能研究

针对新型附带消浪板桩基透空堤消浪性能,对波浪作用下该新型透空堤的反射系数、透射系数以及波能分布进行研究.采用FLOW-3D数值模拟方法,得出消浪板的开孔率、相对入水深度以及倾斜角度变化时透空堤反射系数、透射系数以及波能分布.结果显示:1)该新型附带消浪板桩基透空堤具有较好的消浪性能,开孔率越小,其反射系数越大、透射系数...     

不同上部结构开孔沉箱的消浪效果与波浪力研究*

通过参考烟台某港区码头开孔沉箱形式,利用1∶35的波浪断面物理模型研究双柱块体上部结构和侧开孔上部结构开孔沉箱的消浪效果和波浪冲击荷载。结果表明：在相同波浪条件下,开孔沉箱开孔率增加的消浪效果好于双柱消浪块体;波浪与双柱块体上部结构开孔沉箱的波压力最大处区域在开孔下方,而侧开孔上部结构开孔沉箱的波压力最大区域在开孔处附近;双柱块体上部结构开孔沉箱所受波浪力主要受静水位影响,而侧开孔上部结构开孔沉箱所受波浪力主要受波面对开孔的淹没程度影响。     

开孔率对开孔板消浪效果影响的数值模拟研究

采用VOF方法,结合k-ε紊流模型建立数值波浪水槽。造波边界采用内源造波法,造波边界后方和波浪水槽出口边界均采用海绵层消波,自由面采用F函数追踪,从而数值模拟了波浪对开孔板的作用。将开孔板前波浪反射系数的数值计算结果与文献[14]的物理模型实验结果进行比较,验证所建立的数值模型及计算方法的正确性。通过改变开孔率,模拟波浪与开孔板作用的开孔板前波浪的反射系数,进而分析了开孔率与波浪反射率的关系。同时,分析了波浪作用下开孔板的迎浪面与背浪面的点压力差变化,并主要探讨开孔率与点压力差的相互影响关系。分析结果表明:随着开孔率α的增大,反射率减小,透射率增大,点压差呈非线性变化。     

带有月池的非对称结构物水波辐射和激励力（英文）

A highly efficient "hybrid integral-equation method" for computing hydrodynamic added-mass, wave-damping, and wave-exciting force of general body geometries with a vertical axis of symmetry is presented. The hybrid method utilizes a numerical inner domain and a semi-infinite analytical outer domain separated by a vertical cylindrical matching boundary.Eigenfunction representation of velocity potential is used in the outer domain; the three-dimensional potential in the inner domain is solved using a "two-dimensional" boundary element method with ring sources and ring dipoles to exploit the body symmetry for efficiency. With proper solution matching at the common boundary, both radiation and diffraction potentials can be solved efficiently while satisfying the far-field radiation condition exactly. This method is applied to compute the hydrodynamic properties of two different body geometries: a vertical-walled moonpool with a bottom plate that restricts the opening and a spar-like structure with a diverging bottom opening inspired by designs of floating Oscillating Water Columns. The effects of the size of the bottom opening on the hydrodynamic properties of the body are investigated for both geometries. The heave motion of the floater as well as the motion of the internal free surface under incident wave excitation are computed and studied for the spar-like structure.     

A simplified method to predict grounding damage of double bottom tankers

This paper presents a set of analytical expressions for the calculation of damage opening sizes in tanker groundings. The simplified formulas were given for the grounding force, longitudinal structural damage and the opening width in the inner and outer plating of a tanker's double bottom. The simplified formulas derived are based on a set of numerical simulations conducted with tankers of different dimensions- 120, 190 and 260 m in length. The simulations were performed for five penetration depths and for several rock/ground topologies.The formula for the horizontal grounding force was derived provided the grounding force is proportional to the contact area and the contact pressure. By use of regression analysis it was shown that the contact pressure for any combination of ship and rock size can be expressed with a single normalized polynomial. The actual contact pressure was found by scaling the normalized pressure with the structural resistance coefficient. Given the formulation for the normalized contact pressure, the actual contact force for a ship can be found as a product of average contact pressure and the contact area.The longitudinal length of the damage was evaluated based on the average contact force and the kinetic energy of the ship. The damage opening widths in the outer and inner bottom of the ship were derived separately for two ranges of relative rock sizes as they have strong influence on the deformation mode. The damage widths were given as a function of rock size, penetration depth and double bottom height. To improve the prediction of the onset of the inner bottom failure, a critical relative penetration depth as a function of the ratio of the rock size and the ship breadth was established.Comparison to the numerical simulations showed that the derived simplified approach describes the horizontal grounding force and the damage length well for the penetration depths above 0.5 m. For the range of specified relative rock sizes, the damage width in the inner and outer bottom deviates from numerical simulations approximately up to 25%, which was considered sufficient for the analyses where rapid damage assessment is needed. Comparison was also made to real accidental damage data and to the results of several simplified formulas.     

双级轴向旋流非预混燃烧和流动特性分析

本文对双级轴向旋流非预混燃烧器进行了研究,应用CFD数值模拟,探索一级旋流器叶片安装角度和文氏管扩张角的角度变化对燃烧特性和温度场以及流动场的影响规律。研究结果表明：文氏管扩张角依次增大过程中,燃烧室内中心回流区中心前移,旋转射流径向扩张角增大;CH4的浓度沿径向分布更加均匀,降低了燃烧室内最高温度。此外在五种不同文氏管角度和一级旋流器叶片安装角度的结构条件下燃烧室中外回流区域温度均低于内回流区域温度。在一级旋流器叶片安装角为55°、二级旋流器叶片安装角为35°时,燃烧器出现回火现象。     

200米级齿爬式升船机安装过程中承船厢结构及驱动系统变形仿真

齿爬式升船机承船厢驱动系统需要在承船厢加载条件下进行精确定位、安装,并在空厢工况下承船厢结构变形量满足施工规范要求。考虑主纵梁、安全横梁、驱动横梁、卧倒门、小齿轮托架机构、同步轴系统等,建立200米级齿爬式升船机承船厢及驱动系统的有限元模型,分析安装过程中承船厢底部支承、承船厢悬吊(4. 7 m水深)以及承船厢悬吊(空厢) 3种工况下的承船厢结构与驱动系统安装位置的变形,并提出优化建议。结果表明:安装过程中承船厢主体结构的挠度变化值均在允许范围内,内外侧主减速器底座存在高度差,同步轴Ⅲ两端变形差异较大,同步轴Ⅳ末端靠近承船厢中心的部分变形较大。建议将内侧主减速器底座抬高5. 16 mm,同步轴Ⅲ靠近承船厢中心的锥齿轮箱安装底座抬高10. 49 mm,离同步轴Ⅳ末端最近的固定自调心轴承底座和锥齿轮箱底座抬高24. 32 mm。     

集中输水系统船闸阀门缓变速开启方式的研究

集中输水系统船闸阀门缓变速开启方式可以有效利用阀门廊道断面尺寸进行输水,从而缩短闸室输水时间。文中结合工程试验研究,介绍了其设计原则及初步研究成果。试验表明,20级变速开启的充水时间可较匀速开启缩短15%左右,而闸室船舶的系缆力仍可满足规范要求。     

喷水推进船转弯过程中柴油机负荷变化规律的研究

建立了喷水推进船转弯过程推进系统的数学模型,研究了转弯过程中柴油机负荷的变化规律.这些规律包括:从直航过程到转弯过程柴油机负荷的变化;直航过程到转弯过程柴油机负荷的增幅随初始航速的变化规律;转弯过程中内侧泵、外侧泵对应的柴油机负荷变化的比较;分别用回转轨迹内侧泵和外侧泵转弯时柴油机负荷变化的比较.研究表明,喷水推进船转弯过程中柴油机的负荷变化幅度不大,一般不会超负荷;在选择转弯操纵策略时应把重点放在防止喷泵进入空泡穴蚀区的研究上.     

船闸引航道水力与停泊条件的分析

随着船闸水头提高,闸室尺度加大,阀门快速启闭,输水流量大,引航道的水力条件成为控制因素。因此,根据规范要求,采用计算分析、对比和论证的方法,根据船闸水头、尺度及运输条件,计算分析闸室与引航道停泊条件的差异,相同航道等级不同闸室尺度引航道停泊条件等。结果表明:随着船闸水头提高与闸室尺度的加大,应重视引航道的水力条件;引航道断面设计不只与船型尺度有关,应与输水流量联系起来;当引航道船舶(队)不满足停泊条件时,有一系列改善措施,可供选择应用。     

Thermal expansion of pipe-in-pipe systems

This paper presents a comprehensive mathematical model for the thermal expansion of pipe-in-pipe and bundle systems that are used in the offshore oil and gas industry. The inner pipe and the outer pipes are assumed to have structural connections through bulkheads at extremities and spacers or centralisers to prevent contact of the inner and the outer pipes. The aim is to calculate the displacement and forces on the bulkheads and axial force in the inner pipe.In addition to protective pipe-in-pipes, short and long pipe-in-pipes are defined and the limits between the two are clearly delineated. Analytical methods are extended to study the effects of exponential temperature gradients along both the inner and the outer pipes, the pipe-in-pipe length, tie-in spoolpieces, inner pipe weight, seabed and spacer friction and relative axial stiffness of the inner and the outer pipes on the thermal expansion characteristics. The iterative approach to solve thermal expansion characteristics proposed can be replaced by analytical calculation in most practical situations. Simple analytical formulae are suggested when the outer pipe temperature is constant. Analytical solutions indicate good agreement with finite element numerical results.     

亲水消浪格型结构构件预制工艺

亲水消浪格型结构是一种新型混凝土结构形式的预制构件,主要应用于防波堤工程。通过天津港东疆港区东海岸一期工程的实施经验,掌握了这种复杂的大型混凝土构件的预制工艺,并通过总结分析,认为这种预制工艺是比较安全和先进的。这种预制工艺可以推广应用到大型防波堤构件的预制当中。     

波浪中多船多墩柱受力和运动的快速计算方法

文章对多船多墩柱相互作用问题提出了一个快速计算方法.该方法是将船体剖面用具有相等面积的等效矩形代替,并将流场划分为船底与水底之间的内场和船侧面之外的外场.对内场,采用简单的解析解;对外场,由于剖面是矩形的,所以可采用在船体水面周线上分布源汇的简单的源汇分布法.对内外场进行耦合匹配进行求解.直立柱体则相当于船底和水底之间间隙为零的情况,所以上面也可包括直立柱体的情况,这样该方法对多船多墩柱的问题可以给出简便快速的算法.通过与试验结果和数值结果的比较,验证了文中计算的有效性.