国内外船舶水流力计算方法对比

针对船舶水流力计算中引用规范的范围不全、版本更新和船型应用局限等问题，选取中国、英国、美国以及OCIMF（石油公司国际海事论坛）4种现行主流行业规范进行分析研究，并以2万吨级杂货船为案例进行计算对比分析。结果表明：各国行业标准计算原理、表达形式和实例计算结果均有较大差异，美国规范考虑因素相对全面合理，英国规范在易用性方面有一定优势。横向和纵向分力曲线分布呈不同的规律。建议根据适用船型、船舶数据的翔实程度、主流向角和管理要求等因素合理选用上述计算方法，有条件时采用数值模拟方法。     

异型群桩水流载荷遮掩效应受力分析

中马友谊大桥采用群桩基础，洋流经过群桩时会产生纵向和横向位移。为了探索异型群桩水流载荷计算方法，通过单向水槽模型试验测量单桩、双桩水流载荷，提出异型群桩水流载荷公式，并结合群桩水流载荷试验结果验证计算公式的合理性。结果表明，并列双桩水流载荷随着桩心距增加而减小，桩心距大于5D时，双桩之间干扰效应消失；串联双桩中后桩水流载荷随着桩心距增加而增加，桩心距大于20D时，双桩之间遮掩效应减弱；随着流向角增加，后桩受到的水流载荷呈正弦分布，且随着桩心距变化出现不同趋势。     

复杂河道边界条件下新建船闸布置方案及运行方式

袁河为赣江一级支流，中下段属丘陵与平原过渡段，河道蜿蜒曲折，平均比降0.2‰,洪水涨落较快。拟建龙尾洲枢纽为袁河航道提升工程最后1座梯级，坝址上下游为连续弯道，且有挑流凸嘴和多处边滩，复杂的河道边界给船闸方案的布置带来困难。本文建立龙尾洲枢纽整体物理模型，开展船闸通航水流条件试验，指出在现有边界条件以及规范要求20 a一遇洪水条件下，船闸难以达到安全通航，因此研究改善措施，结合袁河洪水特点，给出了适合船舶航行的水闸调度方式和最大通航流量，为工程设计和管理提供了依据。在洪水历时较短的河流上建设高等级船闸时，在满足过闸货运量的基础上，建议采用最大通航流量管理运行，优化设计隔流墙、靠船墩和导航墙，保证通航安全，节约投资成本。     

湖南澧水武圣宫滩航道改道平面二维水流数学模型研究

湖南澧水武圣宫滩位于淞虎航线53 km航道内，是湖南省水路运输体系的重要一环，为提高其通航标准以及航运价值，对该处航道进行改道处理。着重分析河段的演变趋势和碍航特性，提出澧水武圣宫滩航道的改道方案。通过数值模拟试验，研究航道改道工程实施后，河段通航条件的变化情况，分析不同来流条件下及最低通航水位时的参数变化趋势，以及开挖航道的稳定性。数值模拟试验结果表明：方案实施后澧水武圣宫滩左汊开挖区水流条件及航道稳定性满足需要，河段航道改道在技术上可行，为类似险滩的治理提供可靠的理论依据。     

岷江老木孔航电枢纽工程施工期坝区通航方案及通航水流条件研究

老木孔航电枢纽是岷江干流下游乐山—宜宾162 km河段近期开发4个航电梯级中的第1级，其施工期的通航条件将直接关系到岷江乐山—宜宾段大件船舶运输。为保障施工期岷江航道畅通，施工一期采用左岸扩挖明渠临时航道通航。采用水工物理模型试验与船模试验相结合的研究方法，对施工一期第1个枯水期三江村左汊通航期枢纽坝区通航方案及通航水流条件进行系统研究，提出左岸扩挖明渠疏浚、明渠进口段布置、明渠下游出口及连接段布置推荐方案，以及相应的通航水流条件特征参数。结果表明：老木孔枢纽施工期坝区推荐布置方案通航水流条件良好，获得的最小和最大通航流量满足施工期通航要求。     

改善二线船闸下游引航道口门区流态的补流措施研究

针对闸门开启方式对枢纽下游引航道口门区水流特征及通航水流条件的影响，以湘江近尾洲枢纽二线船闸为例，建立可以较好模拟复杂河道边界条件的二维水流数学模型，在充分认识常规设计泄流开闸方式的下游引航道口门区水流条件的基础上，开展多种开闸泄流方式的组合试验研究。结果表明：二线船闸下游引航道口门区的水流受枢纽运行方式影响较大；边孔(22#闸孔)适当补流可增加口门区回流的能量损失，进而减弱口门区回流，同时使纵流、横流也满足规范要求。为保证船舶航行安全，建议该工程在下泄洪水时尽可能采用常规开闸+边孔补流方式。     

基于动态流场数据的虚拟港口建模方法

为了实现港口数字化升级，提出了一种基于动态流场数据的虚拟港口建模方法；采用三维重建模型从无人机倾斜摄影影像数据中重建了港口几何特征，获取高精度三维模型；引入了基于二次误差度量的边折叠算法简化模型，以避免数据量过大致使渲染效率低的问题；分析了欧拉法数值计算过程中的高耗时环节，建立了神经网络模型学习流场演化特征，加速投影项计算得到实时变化的流场数据，通过流场数据驱动水流动态渲染，结合光滑粒子流体动力学方法表现水流与船舶、陆地的交互动态，在保证渲染实时性的同时，提高渲染真实感。研究结果表明:重建的港口三维重建模型顶点数量可达3 320 937个，重建的网格模型在Meshlab中渲染频率为78.7 Hz；经过模型简化降低90.0%的模型顶点数量后，模型顶点数量缩减为332 836个，渲染频率提升至108.7 Hz，模型简化后几何误差小于2.0%；在256×256的流场网格下，采用神经网络加速的网格流体计算方法所得水流速度场平均更新间隔约为17 ms，平均仿真精度为88.6%；通过开源图像引擎驱动流场数据和港口三维模型，平均渲染频率可达50.5 Hz。可见，该方法可有效解决高精度实时渲染中的关键问题，以达到仿真精度与渲染效率间的动态平衡，在精度损失较小的情况下实现较高精度的虚拟港口建模与实时动态仿真。      

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。     

线性剪切流作用下设置沉井施工期受力特性研究

为研究水流作用对设置沉井施工期受力特性的影响，采用线性剪切流模拟非均匀流，建立水流-圆形设置沉井相互作用模型，分析不同施工阶段圆形设置沉井与水流的相互作用情况，并与均匀流作用进行对比。结果表明：线性剪切流作用下圆形设置沉井水流力及水流力矩随流速的增加均呈平方关系。线性剪切流呈表面流速大、底层流速小的规律，对结构尾流区的涡漩有显著抑制作用，与均匀流作用相比，线性剪切流作用下结构受力偏小。随着沉井不断下沉，结构吃水深度增加，过水断面进一步压缩形成了绕流，引起局部压力及水流力成倍增加。     

基于水流环境的水下机械手动力学及控制方法研究综述

水下机械手是水下作业中难以替代的设备，目前国内外学者研究水下机械手时大多没有针对水体环境进行详细分析，未总结不同水体环境下的机械手动力学模型。在研究水动力学的基础上，把水体环境分为静水、结构化水流和湍流等3种状态。通过归纳3种水体环境下水下机械手的相关研究，对水下机械手的动力学建模与控制方法进行总结，这对水下机械手精确作业与控制具有一定的借鉴意义。