多种通航建筑物组合布置的通过时间研究

山区航道高水头通航建筑物多采用船闸、升船机、隧洞和中间渠道组合布置的形式。多种通航建筑物组合布置时,各通航建筑物的通过能力相互制约和影响,计算较为复杂。结合工程实际,在通过能力计算中,分析了通过各建筑物时间的匹配性及其对通航效率的影响,指出在组合布置通航建筑物时,应以船闸或升船机1次运行时间为基础,复核计算通航隧洞、辅助闸门等其他通航建筑物的1次运行时间是否小于基础时间,当大于基础时间时,应合理调整组合形式、布置形式和建设规模,成果可为类似工程提供参考。

30 m宽隧洞内万吨级货船拖曳通航船周水位分布特性试验研究

通航隧洞作为穿越山体的隐蔽航道,对于隧洞通航水力条件而言,水位则是影响超限性航道通航的关键因素。为探究货船在通航隧洞内拖曳航行时船周水位变化规律及由水位变化引起的航行水力特性。建立了1:40包含隧洞及隧洞顶部船舶拖曳装置物理模型试验系统,开展了不同水深工况下5级拖曳速度物理试验,重点探讨了2倍船长范围内船前后水位变化情况、影响水位波动的因素以及船舶纵倾角度变化。研究结果表明:拖曳速度的增加导致船前水位升高和船后水位下降,但在适度拖曳速度范围内(0.5~1.5 m/s),水位变化较小,提高通航的安全性;增加隧道水深可减小船前水位升高和船后水位下降的幅度,尤其在水深6~8 m范围内,水位变化较小,改善通航条件;随着拖曳速度的增加,船舶的纵倾角度增大,而随着隧道水深的增加,纵倾角度减小,适度控制拖曳速度在水深6~8 m的范围内有助于减小船体的纵倾角度,提高通航的稳定性和安全性。研究结果可为通航隧道船舶拖曳通航关键技术提供重要的参考和借鉴。

通航隧洞内船舶通航数值模拟

通航隧洞可实现高山峡谷条件下通航建筑物间的有效衔接,但隧洞断面尺寸与船舶航速、航行阻力、下沉量等船舶航行特性具有高度的相关性,是一个多目标优化问题。采用RNG k-ε湍流模型与GMO运动模型对1000吨级船舶在通航隧洞内的运动过程开展三维数值模拟,分析隧洞内水力特性的时空变化规律,探讨船舶行驶速度与隧洞宽度对船行波、横向流速、船舶阻力及下沉量的影响,并给出通航隧洞断面系数与船舶下沉量之间的经验公式。研究结果表明,当隧洞内航深为5 m、船舶行驶速度小于1.5 m∕s、隧洞宽度大于18 m时,船首孤立波波幅、船舶两侧最大横向流速、船舶阻力和下沉量均有明显改善。此外,研究还发现船舶下沉量与通航隧洞断面系数成反比关系,通航隧洞断面系数越小船舶下沉量越大,且通航水深相较于隧洞宽度对于船舶下沉量的影响更为显著。研究结果可为1000吨级船舶通航隧洞断面及航行关键参数设计提供参考。

高速槽道双体艇船型设计与阻力性能评估

[目的]槽道双体艇是一种中部贯通含有两个滑行片体的特殊滑行艇船型,中部槽道受到气旋抬升作用能使艇体脱离水面达到更高的航速,具有良好的快速性,同时在高速航行时能很快进入稳定状态。针对高速槽道双体艇的艇型参数化设计与阻力性能评估对于高性能船舶的船型开发与设计具有重要意义。[方法]采用clamped B样条曲线定义槽道双体艇的主要型线进行艇体船型参数化构型,并通过STAR-CCM+软件设置多船型方案对比,研究双体艇槽道尺寸和斜升角大小对艇体阻力性能的影响。[结果]得到比初始设计船型阻力降低17.3%的优选船型方案。[结论]与同尺度同排水量单体滑行艇对比,结果证明,在中高速工况下,本文所研究的高速槽道双体艇具有更加优良的航行性能。

集装箱船上层建筑气动干扰特性与风阻优化

为优化具有多个尺寸巨大的上层建筑物集装箱船的风阻,本文以某20000TEU超大型集装箱船上层建筑为研究对象,开展风载荷和PIV流场测量风洞模型试验。根据得到的风阻与流场干扰特性,采用数值模拟对主体建筑纵向间距和局部构型进行优化布置,并通过风洞试验对优化结果进行验证。研究结果表明:主体建筑纵向间距是影响集装箱船风阻和甲板上方绕流场气动干扰的主要因素,合理调整上层建筑物纵向间距同时对建筑物棱角边缘倒圆角处理可以得到风阻性能更优的布置方案,经风洞试验验证,优化方案较初始方案风阻降低47.19%,具有较大优化空间,可为超大型集装箱船总布置设计提供参考。

载机舰船气流场相关研究综述

载机舰船气流场是影响舰载机起降安全的重要因素之一,已经成为舰机适配设计工作和相关装备使用过程中必须考虑的因素。通过研究,能够确定安全起降飞行包络,以指导舰载机起降作业;能够支撑舰船及舰载机的相关设计,提高舰机适配性能。另外,气流场数据还被运用在离线舰载机起降评估、飞行模拟器起降训练等虚拟环境中,提高虚拟仿真的真实性。本文对载机舰船气流场的相关研究进行梳理、归纳,包括研究目的和意义、内容、方法和思路,已开展的具体研究工作、关键技术,以及我国研究的现状和差距,最后给出研究展望,为今后的研究提供参考和思路。

通航隧洞内船舶安全间距模型

为保障通航隧洞的安全高效运营,提出了一种船舶跟驰安全间距计算方法。在分析通航隧洞船舶间距影响因素的基础上,首先应用交通流及跟驰理论建立通航隧洞船舶跟驰安全间距模型,研究通航隧洞内船舶不同状态下安全间距计算方法;然后,对通航隧洞不同位置船舶安全间距进行分区研究,提出通航隧洞船舶安全间距控制模式;最后,结合乌江二线思林枢纽通航隧洞的具体资料和数据开展案例研究,并将结果与现有乌江一线构皮滩通航隧洞船舶安全间距进行比较。结果表明,通航隧洞内船舶安全距离与船舶所处位置有关,并存在较大差异。在隧洞运营管理和调度中需考虑位置特点进行分区来控制前后船舶间的安全距离。

海洋科学考察船侧推筒体封盖载荷计算

开发了海洋科学考察船侧推筒体封盖装置,分析了海洋科学考察船侧推筒体封盖打开和关闭时封盖的受力以及侧推螺旋桨工作时侧推筒体封盖的受力,提出了两种工况下的侧推筒体封盖载荷计算方法,为侧推筒体封盖装置的设计提供了驱动功率计算方法,为封盖强度计算提供了计算依据。

构皮滩升船机中间渠道通航隧洞和渡槽的尺度研究

构皮滩水电站通航建筑物采用带二级中间渠道的三级垂直升船机方案,其中第一级中间渠道由单线通航隧洞、渡槽、明渠及错船段组成。采用水工物理模型和船模试验,对第一级中间渠道的航行水力条件、单线通航隧洞和渡槽的尺度进行了系列研究。结果表明,船舶航行阻力、下沉量和渠道内水位波动随着船舶航速的增大而增大,一定航速条件下,渠道内还将产生横波,对船舶航行安全影响较大,应避免;错船段和单线渠道的连接应平顺,并应注意船舶从单线渠道航行至错船段时,因阻力减小,造成航速突然增大的影响。试验提出了不同航速条件下的单线通航渠道合理尺度,优化了错船段的位置,建议单线渠道宽采用18 m,水深不小于3.0 m,船舶航速小于等于1.2 m/s。

隧洞通航风险评价指标体系构建

针对隧洞船舶通航风险影响因素的复杂性、多层次性和不确定性的特点,以乌江构皮滩通航隧洞为例,采用鱼骨图分析法,找出隧洞通航风险的影响因素。应用层次分析法确定各指标的重要程度,结果表明,隶属于人为因素的人员失误仍是是隧洞通航安全问题的主导因素;子因素中改善的重点应集中在防止船舶超速,提升应急管理人员及现场处置人员应急处置能力,严格检查船舶适航与货物适运,确保监管设施设备及通风系统正常高效运营等方面。

典型舰艇空气尾流特性分析

舰艇空气尾流环境是影响舰载航空装备飞行安全的重要因素。借助CFD技术研究了舰艇空气尾流场内气流的运动规律、甲板上方涡流结构。应用激光片光显示系统对舰艇缩比模型的流态进行了风洞实验,并用流场实测数据对理论计算结果进行了校验。研究结果有助于指导舰艇外形优化设计和舰载航空装备的安全性分析。

船舶操纵仿真的狭长通航隧洞航行安全研究

通航隧洞作为一类新型的过船设施,具有通航宽度窄、水深浅、能见度不良和环境封闭等特点,船舶在隧洞内航行时船舶操纵难度大、船员心理压力高,船舶在通航隧洞内航行驾驶研究方面在我国还几乎处于空白。以拟建的乌江思林二线通航隧洞工程作为对象,采用航海模拟器构建隧洞通航环境模型、代表船型模型,通过开展隧洞操纵仿真试验、制动冲程操纵试验和小舵角操纵试验等3种试验,分析船舶在通航隧洞内不同阶段的航行特点与风险,提出适用于狭长隧洞通航船舶的航行方案,为隧洞内航行安全保障措施的制定提供有力支撑。

超长距离沉管浮运技术研究及应用

深中通道沉管预制场位于珠海市桂山岛,与隧址区距离约为50 km,这是目前国内最长的沉管拖航距离,并且需要穿越多个社会航道。经过方案比选选择了浮运安装一体船的拖航方式,并开展了船管连接、航道设计,并针对不同的航道特点,选择不同的浮运操控方式,减少了社会航道的航道管控时间,保证了浮运的安全,可为类似项目提供参考。

重庆两江船舶观光隧道设计方案探讨

为解决城市旅游中江河因山、城相隔而导致的游船绕行问题,有效组织沿江城市快捷观光航行,文章针对重庆渝中区的地形地貌、地质构造、人文景观分布特征,采用资料收集、现场调查的方法对重庆两江船舶观光隧道的隧址选择、出入口方案设计、洞身的断面设计及景观布置、隧道支护参数、隧道的辅助设施等问题进行了探讨,提出了重庆两江船舶观光隧道的设计方案,可为以后的船舶隧道修建提供参考。

载机舰船初步甲板风包络的一种建立方法

研究提出一种甲板风包络建立方法,包括流场相似性要求,CFD数值模拟、风洞缩比模型试验、海上实船测试,以及数据的对比,验证和安全甲板风包络的绘制,以某型舰船为例,给出了方法的具体实现示范.该种甲板风包络可以用来指导下一步实际起降飞行试验,降低实际起降飞行试验的成本,提高实际起降飞行试验的安全性,加快最终正式包络线的生成.

翼型风帆的气动力学分析研究

在NACA0006翼型和圆弧型风帆的基础上,针对船用助航风帆的特点设计出一种新型翼型风帆,并采用标准κ-ε模型,利用FLUENT软件对翼型在8个不同风向角下的空气动力特性进行了数值模拟计算,获得翼型风帆在8种不同风向角下的升力系数和阻力系数,并对计算风帆模型进行风洞试验,风洞试验得到的升力系数和阻力系数结果与模拟计算结果有较好的吻合,通过试验结果对比证明其升力系数比常规的矩形圆弧风帆有很大提高.

风洞中‘育鹏轮’重叠模表面压力场基准检验试验研究

为了获得现代化、多用途载货教学实习船‘育鹏轮’表面压力分布的可靠试验数据,进行CFD方法验证,在大型低速风洞中采用小孔测压的方法进行‘育鹏轮’表面压力场的基准检验试验。采用重叠模、双翼型支杆腹支撑的试验方案,试验模型长为2.1 m,表面测点总数达937个,试验雷诺数为8.7×10^(6)。获得了0°、6°和12°漂角下的基准检验数据,建立了表面压力场测量不确定度的分析与控制方法,直航工况下的测量不确定度为3.2%。对表面压力场数据进行分析,获得了粘压阻力、压差引起的侧向力及其分布等,结果可用于精细化CFD方法验证。最后,对船模表面压力场测量技术进行了展望。

乌江中上游双尾与隧道尾结合的机动驳船型

本文通过对隧道尾、涡尾及隧道尾与双尾结合尾型等三种船型的船模快速性试验结果分析，得出隧道尾与双尾结合船型是浅水急流机动驳较适宜的船型，其单位功率负载率和海军系数较现有优秀隧道尾船型分别提高28．61％和34．31％。

差动操帆对风帆船节能的影响评估

利用风能的翼型风帆助推技术是运输船舶满足EEDI高阶段指标的重要技术措施之一。以一左右舷横向对称布置两对翼型风帆的油船为研究对象,选取典型相对风向角,分别采用烟流流动显示试验和风洞测力试验的方法,从定性和定量两个方面分析双帆横向间距变化及不同操帆控制策略对风帆组气动特性的影响;在此基础上,通过求解计及横倾的四自由度MMG非线性运动方程组,评估压载吃水下双帆横向间距及其操纵控制策略对风帆组节能的影响。研究表明:横风作用下,沿船宽横向布置的两帆间存在着相互干扰,通过合理的操纵控制,可提高风帆组的推进性能;两帆横向间距越小,帆-帆干扰效应越明显,为最大限度地发掘风帆组的整体助推潜力,需要差动操帆的角度也越大;相较同步操帆最优状态的推力增量,同时差动操纵背风侧两帆,风帆组推力增量可再提高约7.7%,压载吃水下风帆组的综合节能收益可达22.7%。

大型集装箱船风洞试验研究

为了研究大型集装箱船不同装载形式下上层建筑的阻力特性,以14000箱集装箱船为对象进行空载吃水和设计吃水2种工况的风洞试验,得到其在水面以上建筑物的横向阻力系数、纵向风阻系数和力矩系数。试验结果表明:随着风向角的不断增大,2种工况的纵向风阻力系数都呈现正弦曲线的变化规律,同时存在2个方向相反的阻力峰;横向风阻力系数则呈抛物线变化规律,并且在受到正横风时设计吃水的风阻系数较大,同时其力矩系数也明显较大,由于集装箱船结构重心处于舯后位置,偏航力矩并不完全遵循正弦曲线变化规律。