KVLCC2船型限制航道中斜航水动力及水动力导数研究

以KVLCC2船型为对象,利用RANS方法计算其在不对称岸壁及浅水中斜航水动力,研究不对称岸壁、水深,以及其联合作用对船舶斜航水动力以及水动力导数的影响,对实际船舶在限制航道中航行有着一定的指导意义.由于实际弗汝德数较小,主要采用叠模的思想计算,并与NMRI的实验数据进行了比较,验证了计算模型的可靠性.结果表明浅水情况下岸壁效应更加明显,主要差异表现在浅水会使岸壁效应产生的横向力以及艏摇力矩更大,而水动力导数则对水深更加敏感,随着水深的减小,水动力导数Yv和Nv都会显著增大.除了岸壁距离极小的情况以外(岸壁距离接近1倍船宽时),水动力导数随着岸壁距离的减小有一定增加但变化不是很明显.

限制航道中的船舶操纵

随着船舶的吨位越来越大,数量也在迅速增长,使得世界范围内许多港口变得拥挤不堪,之前较为安全的深水域也相对变成了浅水域。尤其是在限制航道中航行的船舶,加之岸型的影响,当船速较低时,极易受到外界扰动因素的影响,发生重大事故。因此,明确分析浅水效应和岸壁效应的成因,充分考虑其对船舶操纵的影响,给出限制航道中的航行方法。

基于BIM的内河限制性航道护岸工程数智化设计技术及应用

针对内河限制性航道护岸工程传统设计存在的二维表达不直观、设计效率低下、出图算量流程复杂等问题,采用BIM、GIS等技术进行二次开发,形成系列基于BIM的护岸工程数智化设计技术,实现三维地形曲面内插优化、护岸前沿线自动生成及护岸工程模型参数化快速创建、出图算量等,并依托项目开展技术成果验证及设计成果数字化交付,提升了护岸工程BIM设计效率,拓展了设计成果数智化应用领域,可为同类项目实施数智化工作提供借鉴。

内河限制性航道船舶下沉量数值研究

内河限制性航道中的船行波具有波高大、流速急等特点,于其中行驶的船舶会随着压力波动而发生纵倾变化,当下沉严重时会造成搁浅事故。以某通航工程为研究对象,借助计算流体力学软件,运用GMRES压力求解器和RNG k-ε(k为紊动能,ε为紊动能耗散率)湍流模型,开展了限制性航道中不同航速、不同水深以及不同隧道宽度共计32种工况下船舶航行下沉量研究。研究表明船舶最大下沉量以及最大纵倾角随着航速以及隧道宽度的增大而增大,随水深的增加而减小。相关结果可为内河限制性航道船舶安全航行提供科学指导。

内河限制性航道桥梁改建处汛期冲刷研究

内河航道等级提升多涉及到桥梁拆建问题,老桥拆建过程不合理的施工时序,可能会导致航道的显著冲刷。以山东小清河航道田家庄段为例,建立二维水动力泥沙数学模型,研究行洪期间田家庄老桥拆除前后桥区水动力特征及对航道床面冲刷影响,提出老桥拆建时序及相应航道冲刷处置方案建议,为类似工程建设提供科学依据和技术支撑。

内河限制性航道护岸工程BIM正向设计方法研究

针对内河限制性航道护岸工程传统二维设计精细度不高,设计效率低下等问题,本文基于Civil3D开展内河限制性航道护岸工程BIM正向设计研究,包括三维地形曲面建立、护岸要素线确定、参数化横断面设计、护岸模型建立等内容,并基于Civil3D进行二次开发,实现护岸基础结构批量快速建模、护岸结构工程量快速提取、模型出图,可有效提高设计效率,为护岸工程正向设计提供思路。研究成果在浙北某内河限制性航道工程进行了应用验证,可为内河限制性航道工程BIM技术应用提供借鉴。

内河限制性航道工程档案管理BIM应用研究

内河限制性航道工程实施过程中会产生大量、复杂的工程数据,针对传统的纸质档案管理不利于档案的保存和检索,行业主流数字化档案管理平台使用不够直观等问题,本文基于BIM技术开展了内河限制性航道工程档案管理研究,开发出基于BIM的内河限制性航道工程档案管理系统,并依托某内河限制性航道工程进行了研究成果应用。实践表明,基于BIM的内河限制性航道工程档案管理,可方便用户对工程档案的录入及检索,提高档案管理水平,具备推广价值。

限制性航道生态护岸植被消浪数值模拟

随着内河船舶向大型化和快速化发展,船行波成为岸坡塌损的主要原因之一。种植水生植被兼具生态效应和消减船行波的功能,探讨护岸植被种植对船行波爬高的影响具有重要实践意义。本文采用XBeach波浪模型,以江苏内河高等级航道典型断面为对象,综合考虑船型、水深和航道边坡等因素,进行了三种常见船型船行波数值模拟。在此基础上,以植被护岸为例,研究船行波植被消浪效果。研究成果可为植被生态护岸的建设和维护提供参考。

桥区限制性航道通过能力研究

结合船舶领域概念及桥区限制性航道船舶航速公式,采用标准船型船舶吨位与船舶长度最小二乘回归分析推求两者关系。引入加权平均船型概念,建立桥区限制性航道通过能力计算模型。结合工程实际情况,通过与以往公式进行对比认为,文章提出的方法结果较为准确,计算过程简单,具有较高的实用价值。

限制性航道船周回流速度与船体下沉研究

通过船舶在限制性航道(宽32 m,水深2.5 m)的航行试验,研究了500 t和300 t船队航行时的船周回流速度与船体下沉。试验表明,船周回流和船体下沉与航速、航行方式和断面系数等因素有关,其中交错航行时的船尾下沉量是渠道水深设计的控制条件。

黄骅港限制性双向航道船舶交通组织优化

为提高黄骅港煤炭港区船舶进出港作业效率,研究该港区在限制性双向航道通航模式下船舶交通组织优化问题。考虑船舶属性、船舶交通状况和航道存在的限制性关键航路风险点等因素,基于限制性通航/单向通航模式转换、限制性单/双向通航模式切换、关键航路风险点交通冲突消解、泊位冲突消解、船舶航行安全性和连续性等约束条件,构建以总船舶调度时间和总船舶等待时间最短为目标函数的限制性双向通航模式下船舶交通组织优化模型,并设计船舶航行时间挖掘算法获取模型的关键输入参数;提出一种改进的双链量子遗传算法(Improved Double Chain Quantum Genetic Algorithm,IDCQGA)高效地求解构建的优化模型;基于船舶交通仿真数据库进行验证。试验结果表明:该算法与常规遗传算法相比在全局寻优时,具有较快的收敛速度和较好的稳定性,模型求解出的最优方案总船舶调度时间和总船舶等待时间较先到先服务(First Come First Serve,FCFS)规则分别下降22.6%和30.8%,较先出后进(First out Last in,FoLi)规则分别下降26.3%和31.5%。

内河限制性航道护岸全生命周期能耗计算方法

为指导内河护岸工程节能及形式选择,建立了护岸工程全生命周期各个阶段的能耗计算模型,护岸工程的总能耗由结构物能耗、运输及施工能耗、维修和拆除能耗组成。以盐河CL型护岸为实例进行计算,结果表明:所建立的内河限制性航道护岸全生命周期能耗模型能够很好地评价护岸各阶段的耗能情况,且结构物能耗占比最大,拆除能耗占比也较大,护岸工程节能应做好结构物选型,延长护岸的寿命,避免护岸拆除。

限制性航道中船行波传播特性的数值研究

基于完全非线性Boussinesq方程的开源程序包FUNWAVE-TVD建立了限制性航道中船行波运动的数值模型,重点分析了船舶在该类型航道中诱导生成的最大船首孤立波波高、最大船尾波波高以及最大近岸横向流速的时空分布规律。结果表明:模型能较好地捕捉船行波在限制性航道中的演化过程;根据回归分析得到了最大船首孤立波波高ηmax与船舶吃水p、弗汝德数Fr的幂函数型经验关系;最大船尾波波高ηmax及最大近岸横向流速uymax随船舶吃水p和弗汝德数Fr的不同呈分段式变化规律。研究结果可为限制性内河单线航道的设计以及通航要求提供参考。

内河限制性航道通航尺度及跨航桥梁拆建方案探讨

在长江三角洲杭嘉湖平原地区内河限制性航道等级提升改建工程中,通过对航道尺度、船舶水线以上高度、通航水位、通航安全及桥梁改建难度的综合分析,提出近期跨航桥梁拆建方案和保留桥梁通航安全保障措施,为内河航道升级改造提供参考。

桥梁宽度对限制性航道通航的影响

本文主要探讨了限制性航道上建设桥梁时,桥梁宽度是通航安全影响因素之一,在通航论证中需要对其加以论述。文中提出了桥梁宽度对通航的影响并提出宽桥建设的合理性建议,供同行讨论。

不同船闸泄水过程限制性中间通航航道流速变化规律

针对船闸泄水非恒定流引起的流速变化,尤其是限制性中间航道内的水力要素与非恒定流流量变换、中间航道尺度之间的关系,依托百色通航枢纽中间限制性航道,通过系统物理模型试验探究船闸非恒定流泄水过程与限制性中间航道内流速变化过程之间的关系。结果表明,船闸流量迅速下泄过程中,消能不充分、下泄流量迅速增加以及有界域边界限制是非恒定流泄水波形成的主要原因,并导致中间航道内流速波动;分段泄水曲线可通过减小泄水峰值达到减小最大流速和最大回流流速的目的;在长中间通航航道受沿程能量消耗的影响,中间渠道下游流速波动远小于上游,该特征在中间渠道水流流态达到平稳后仍存在。

限制性Ⅲ级航道船舶阻力试验研究

简要阐述了内河船舶阻力估算方法,根据1 000t散货船模型在限制性Ⅲ级航道中的阻力试验结果,提出了适合内河限制性Ⅲ级航道的船舶阻力估算公式。验算结果表明,提出的公式具有较高的计算精度,对限制性航道设计具有重要的参考价值。

长三角地区限制性航道断面尺度确定方法探讨

目前行驶在长江三角洲限制性航道上的船型与GB 50139—2004《内河通航标准》所列的设计船型尺度有一定的差别,交通运输部规划的集装箱船型在GB 50139—2004《内河通航标准》中没有列入,限制性航道尺度确定只有规范最小取值没有计算公式,但在实际应用过程中,航道尺度与船型尺度是直接相关的。结合相关航道设计经验,探讨如何根据设计船型尺度合理确定限制性航道设计尺度的方法。

限制性Ⅲ级航道船舶下沉量研究

简要分析了影响内河船舶下沉量的主要因素,介绍了国内外关于船舶下沉量的研究概况及相关近似计算公式。根据Ⅲ级航道船舶下沉量测试物理模型试验结果,提出了适合内河限制性Ⅲ级航道的船舶下沉量近似计算公式。计算结果与模型试验结果对比表明,该公式达到了较高的计算精度,对航道水深计算及航道断面设计具有重要的参考价值。