船舶浅水操纵性能的数值仿真

采用深水MMG船舶操纵运动方程,对其中各水动力导数进行浅水修正,建立了浅水操纵运动数学模型。采用四阶龙格库塔法求解,用MATLAB语言编制了相应计算程序,并对三峡水利工程枢纽通航船队浅水操纵性进行了模拟仿真处理。通过与已有文献试验结果的对比,证明了数值模拟的准确性。通过对浅水中船队回转性和航向稳定性的模拟仿真,研究了浅水对回转性和航向稳定性的影响。发现船队在浅水区域运动,在同样舵角下定常回转圆的直径增大;在同样的回转圆直径下,漂角减小,速度降减小。通过对船队在浅水中Z形运动性能预报,模拟计算的K、T指数与试验结果进行了对比,吻合较好。浅水较深水初转期时间增加,超越角减小,说明船队航向稳定性有所提高,相应舵力变小。

船舶应急抛锚计算方法研究

应用常规经验公式和有限元CEL大变形计算方法,结合抛锚试验,研究了上海LNG管道项目北港5 wt级船舶8.3 t船锚、南港40 wt级船舶18.80 t船锚在BSZ111等多个钻孔点的应急抛锚贯入深度情况,其中CEL方法还考虑了正面贯入、窄面斜向贯入和宽面斜向贯入情况.公式法计算的应急抛锚最大贯入深度北港为2.60m,南港为3.13 m,而有限元CEL大变形计算方法得出北港为2.86 m,南港为5.24 m.结果表明:CEL方法计算所得窄边(60°)贯入深度普遍大于经验公式计算所得值,说明横截面积的变化是影响贯入深度计算的重要因素.公式法的结果受到土壤系数恒定不变因素的限制,无法考虑贯入过程中土壤的竖向和横向刚度的变化,结果相对偏小,而CEL法可考虑多层土壤刚度以及土壤刚度随土层变形增加后的折减,计算过程更为客观,结果偏于安全考虑,适合作为设计依据.所以,对土层组成相对单一时可采用公式法,而对土层组成多变的复杂情况,建议采用更加客观和安全的CEL方法.

嘉陵江草街航电枢纽施工导流明渠通航船模试验研究

为了配合草街航电枢纽工程的设计和施工,论证工程布置的合理性和可行性,按照试验要求制作了船模,并对有关工程的设计布置方案进行了优化和研究。分别根据水工模型比较方案和推荐方案,进行施工导流明渠及连接段的船模通航试验研究。根据船模试验最高安全限制的要求,结合相关水流条件的船模通航试验研究,对2个布置方案冲淤前后的试验结果进行分析,比较各方案通航条件的优劣,给出了通航推荐方案及建议。

山区河流码头船舶靠离泊模拟仿真技术研究与应用

针对山区河流码头船舶靠离泊为低速、大回旋运动过程的特点,采用尺度效应修正的方法对小比尺船模进行操纵相似性率定,并在金沙江中嘴码头水工模型上进行仿真模拟试验。结果表明,小比尺船模模拟技术用于山区河流码头船舶靠离泊仿真是实用有效的,可为相关工程设计提供有价值的依据。

桥墩施工平台桩冲刷试验研究

采用试验水槽对鄂黄大桥6~#主墩施工平台桩的局部冲刷进行了模拟试验,对试验结果进行分析后提出了方案优化,并采取了适当的防护措施,为顺利和安全施工提供了重要的科学依据。

水力式升船机组合阀流量比优化研究

景洪水力式升船机阀门段采用“并列三阀+矩形突扩体”的布置形式,目前组合阀流量分配暂无科学的指导依据。以景洪水力式升船机为依托,建立阀门段三维数值模型,研究组合阀不同流量比下的阀门段流场特性。结果表明,三阀联合运行时,突扩体内流场均匀度最佳;三阀联合运行时,主辅阀流量比为31时,流场内最低压力最高、最大流速最小、紊动较弱,最有利于抑制空化;组合阀合理流量比与流量系数比正相关,景洪工程组合阀较优的主辅阀流量比约为31。

基于小尺度船模技术的小半径回头弯曲航道试验研究

回头弯曲航道流态复杂,严重威胁船舶通航安全。采用小尺度船模技术研究了枢纽通航,根据实船船型尺度参数、操纵性能指标,制作了实船的小比尺船模,进行了模拟实船航行的试验研究;选择小半径回头弯曲航道的航槽半径r=360、440、480 m及自选航线这4种船舶航行方案,研究了Q=1160、4000、6000、7550 m 3/s这4个代表流量工况下,船模航行的最大舵角R max、最大漂角D max、航速V等参数;综合评价了回头弯曲航道整治设计方案。结果表明:自选航线的船舶航行方案比其他3种预设航槽方案好;上、下行的航行难度随4种代表流量Q的增大而增大;指出了船舶通航难点,提出了最优航线和安全驾驶方式。研究结果可作为小半径回头弯曲航道整治的依据。

向家坝非恒定流对航道通航条件影响的试验研究

非恒定流对下游河道通航条件影响是向家坝工程实施时需要考虑的主要问题。传统的通航条件影响研究,不能全面准确反映航道水流条件和边界条件对船舶航行的综合影响以及船舶与航道水流条件的相互作用。利用小比尺船模测控技术,通过与实船相似性分析和操纵性能率定,试验研究向家坝非恒定流对下游河道通航条件的影响,结合试验研究成果定量分析主要影响因素,为向家坝工程方案的设计优化提供了科学可靠的数据基础。

基于小尺度船模技术在通航枢纽设计优化中的应用

通过对小比尺船模技术原理及特点分析,结合枢纽上下游的通航水流条件,展开对涪江冬瓜山航电工程及通航建筑物的优化布置方案的研究。结果表明:通航代表四级流量,500 t级船队上下行最大舵角均未超过船模试验安全舵角限值(25°),上行最小航速均优于船模试验安全最低航速(0.4 m/s)。冬瓜山枢纽船闸引航道、口门区及连接段,满足四级航道的通航要求。

湘江近尾洲枢纽扩建工程一线船闸船模通航试验研究

为了设计出更为合理的船闸布置方案,对湘江近尾洲枢纽扩建工程一线船闸的原设计方案和修改方案的通航安全性进行试验研究。在水工模型的基础上,采用小尺度船模技术观察分析船舶在不同流量下的舵角、航速等通航参数。结果表明,修改方案布置比原设计方案布置更加合理,通航水流条件有所优化。在流量Q≤5210 m^(3)/s时,一线船闸上、下游航道的航行参数均没有超过相应限值,总体可满足1000 t自航货船(静水航速18 km/h)的通航要求。综合试验结果分析,建议一线船闸的最高限制通航流量为5210 m^(3)/s。

电站扩机工程对原船闸航行影响船模试验研究

以湘江近尾洲枢纽船闸扩建工程为例,通过对工程前、后的船模试验数据分析得出了扩机工程对原船闸通航水流条件的影响。扩机工程优化方案基本消除了工程前一线船闸上游引航道中的回流流态,并使得口门区内的纵、横流最大值与工程前相比分别减小了0.23、0.82 m/s;枢纽一线船闸上游航道口门区最大通航流量由工程前的6653 m^(3)/s增加至优化方案中的6963 m^(3)/s,船模试验最不利工况为工况5(Q=12300 m^(3)/s)。优化方案的船模航行效果整体优于原方案,优化方案各流量工况下的平均航速均有所增加。当Q<8200 m^(3)/s时,上、下行最大舵角及最大漂角相对于原方案均有所下降,优化了航道通航水流条件,大大提升了过往船舶的安全系数,但仍要略高于工程前。

内河通航船模试验可靠度评价方法

为了对内河航道通航条件进行量化评价,将船模航行的诸要素(对岸航速、舵角等)视为随机变量,以概率论及可靠度相关理论为基础,构建船模航行指标评价体系,并提出内河通航船模试验可靠度求解步骤及方法,研究结果表明该评价方法可有效对内河航道通航条件进行量化评价,其评价结果比传统方法更精确和全面,可为工程方案决策提供科学依据。

通航拱桥防撞设施设计优化试验研究

随着三峡水库175 m蓄水运行,位于三峡水库常年回水区的桥区,通航宽度进一步变窄,水深增加,桥拱脚高程较低,船舶失控或走偏航道碰撞拱圈和立柱,极易导致拱桥垮塌,为防止此类恶性事件的发生,桥梁防撞装置的建设就显得尤为重要。以万州长江公路大桥为例,在桥梁防撞设施设计中,应用小比尺船模技术,对研究成果进行定量和定性分析,提出了船舶碰撞防撞带不同位置,碰撞后降速的变化规律和船舶碰撞防撞带不同位置可能性的变化规律,为设计方案优化提供了可靠的数据和理论指导。

基于船模的枢纽通航及码头靠离泊试验研究

传统的通航条件影响研究,不能全面准确反映航道水流条件和边界条件对船舶航行的综合影响以及船舶与航道水流条件的相互作用。利用小比尺船模测控技术,对大渡河沫水航电枢纽上、下游航道通航水流及上游码头靠离泊进行试验研究。结合试验研究成果进行定量与定性分析,提出枢纽上下游航道最高通航流量为4 500 m3s,为枢纽工程方案的设计优化及上游码头靠离泊方案的选取提供了科学可靠的数据基础。