Uncertainty Analysis for Ship-Bank Interaction Tests in A Circulating Water Channel

This paper presents a systematic model test program to assess the uncertainty of the ship-bank interaction forces,using the planar motion mechanism(PMM)system in a circulating water channel(CWC).Therefore,the uncertainties due to ship-bank distance and water depth are considered,and they are calculated via the partial differentials of the regression formulae based on the test data.The general part of the uncertainty analysis(UA)is performed according to the ITTC recommended procedure 7.5-02-06.04,while the uncertainty of speed is identified as the bias limit due to the flow velocity maldistribution in the CWC.In each example test for the UA of ship-bank interaction forces,12 repeated measurements were conducted.Results from the UA show that the contribution of water depth error and flow velocity maldistribution to the total uncertainty is noticeable,and the paper explains how they increase with the change of the test conditions.The present study will be useful in understanding the uncertainty regarding the ship-bank interaction force measurement in a CWC.

循环水槽船模阻力修正方法

在循环水槽中开展船模阻力测量是船型优劣分析的常规试验之一,因此对循环水槽阻力修正方法进行研究是十分必要的。以集装箱船标模(KCS)为研究对象在循环水槽中开展模型阻力和流场测量试验,根据循环水槽自身流动特性并结合拖曳水池已有的修正方法,分析并总结适用于水槽船模阻力与阻塞效应的修正方法。由总结的修正公式与修正流程可知,循环水槽中2.5~3.5 m尺寸模型试验与大模型试验结果阻力换算偏差在1%左右,设计航速点阻力换算偏差小于1%。结果表明,有必要对循环水槽中阻力进行自由面倾斜度修正,采用Tamura公式进行阻塞效应修正能得到更为精确的阻力试验结果。

宁波舟山港条帚门航道扩建方案研究

为进一步缓解虾峙门航道通航压力,避免类似“苏伊士运河堵塞事件”等极端情况的发生,保障宁波舟山港核心港区“双循环”,迫切需要提升条帚门航道的通航能力。针对岛礁海域特殊的自然条件和多船型混合航行要求,通过潮流泥沙数学模型、船舶模拟试验、交通流分析等研究手段,提出了条帚门航道平面布置和设计尺度方案。采用长航道多站联合乘潮方法合理确定各区段乘潮水位,有效降低疏浚标高、建设费用及维护难度。该项目设计理念、研究方法及成果可供类似工程参考。

循泵旋网改造进水流道模型试验和分析

循环水系统框架式正面进水旋转滤网,由于其设计结构原因,对机组的安全性、经济性影响较大,文章提出了将旋转滤网结构形式由正面进水改为网内进水侧向出水的布置形式。通过对循环水泵房的进水流道进行建模,并在各工况下进行模型试验,经对比分析发现,侧面旋转滤网若前移到拦污栅井位置,并在网后设置合适的导流墙,基本可以满足循泵正常运行的要求。

渠道冻胀离心模型试验设备的研制

输水渠道冻胀破坏是寒冷地区渠道破坏的主要表现。研制了一套在土工离心机中进行渠道冻胀模拟的试验设备,该设备主要包括冻融模型箱、循环冷却水系统、测量控制系统等组成。冻融模型箱采用内外两层结构,中间填充保温材料。循环冷却水系统采用12组半导体制冷片,利用其帕尔贴效应实现制冷/热。采用高压水泵驱动水流并结合风冷散热器,持续为制冷器循环冷却,实现了在离心机不具备水旋转接头下的循环水利用。开发了直流回弹式位移测量系统的安装装置,保证了测量系统的准确。利用该设备进行了北疆地区输水渠道的冻胀模拟,试验结果规律好,可以正确的模拟冻胀温度场和位移场。渠道冻胀离心模型试验设备的研制为寒冷地区输水渠道冻胀问题的研究提供了有力工具。

考虑侧壁效应修正的循环水槽船模斜航试验水动力计算

采用计算流体动力学技术,以KVLCC2船模为对象研究速度修正方法对斜航水动力修正的影响及其适用工况,并与循环水槽试验结果对比以验证速度修正方法的有效性;采用Tamura速度修正公式对宽阔水域的试验流速进行修正,将速度修正前后的水动力及流场特征与循环水槽斜航试验的计算结果进行对比.结果表明:Tamura速度修正公式在阻塞比为3.5%~5.0%时有效,阻塞比过大将会加大船体两侧流场流速的变化;循环水槽中船体两侧的压力分布与其在宽阔水域中的差别较大;速度修正方法会同时增大船体两侧的压力,因此,在一定的阻塞比范围内可以减小两者的水动力差异,但当阻塞比继续增大时会增大两者的水动力差异.同时,基于低速风洞试验的阻塞效应修正方法提出了低速肥大型船循环水槽斜航试验的横向水动力修正公式.

螺旋桨空泡及其诱导的脉动压力的数值和试验研究

对螺旋桨空泡及其诱导的船体表面脉动压力进行了预报分析,并在大型循环水槽进行了模型空泡观测以及脉动压力测试,将模型试验结果、数值预报结果进行了比较分析,讨论了空气含量对脉动压力的影响。

水中含气量对螺旋桨空泡噪声影响的试验研究

为了研究水中含气量对螺旋桨空泡噪声的影响,在大型循环水槽中对某一高速双桨船模型的螺旋桨模型辐射噪声进行了测试.试验中进行了同一含气量下,不同船速时螺旋桨模型的辐射噪声的测量以及给定速度下,不同含气量情况下螺旋桨模型辐射噪声测量.测试结果表明:同一含气量,模拟实船不同航速工况时,噪声的总声级随着航速增加逐步增加;模拟实船某一航速工况,水中不同含气量时,测量得到的噪声总声级随含气量的增加而下降.

明渠弯道水流运动规律研究现状

自然界中河流经常是弯曲的,使得弯道环流研究成为水力学及河流动力学最重要的课题之一。明渠弯道水流运动规律的研究主要包括弯道水面横比降、横向环流垂线分布和环流流速沿程分布等方面。本文对这三方面的研究成果进行了归纳与分析,并对弯道水流运动规律的研究现状进行了评述。通过罗索夫斯基的实验资料对弯道环流流速分布公式和环流流速沿程分布公式进行了检验比较,向工程界推荐出相应的计算公式。

90°弯道明渠横向环流的大涡模拟研究

采用气液两相流大涡模型模拟90°弯道明渠水流的水力特性。使用有限体积法对控制方程进行离散;使用压力隐式算子分裂PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法求解速度与压力的耦合;采用了VOF(Volume of Fluid)法模拟自由水面。通过计算得到弯道处流速、压强系数、横向环流强度等水力参数的分布规律。分别比较弯道纵向流速与横向流速的模拟值与实验值,二者吻合较好。通过分析弯道环流的流态特征得出:因受重力作用与水流在流经弯道时发生的离心现象的影响,凸岸附近较凹岸存在较大的二次流强度的结果;凸岸与凹岸压强系数均沿程增大,当达到弯顶时,水面横比降达到最大值;弯道横向环流强度随弯道角度增大而逐渐增大,其最大值出现在明渠底部。

基于面元法及模型试验的船舶螺旋桨噪声预报方法

对某船螺旋桨噪声进行了预报.高频噪声预报采用模型试验方法进行,在国家重点试验室大型循环水槽中完成了桨模高频噪声的测量,测试结果经量纲一的量方法换算至实船.采用面元法计算非定常力,通过力与声级的关系换算出低频离散谱噪声.求解出螺旋桨随机连续性力,然后换算出低频连续谱噪声.从预报结果总结出螺旋桨噪声随频率的变化规律以及速度对噪声的影响.

带端部间隙的机翼绕流PIV测量

以带端部间隙的机翼绕流模拟泵喷推进器导管间隙流动,利用2D-PIV测试系统,选定PVC为示踪粒子,以透明二维机翼模型为研究对象,在小循环水槽中研究了间隙对叶片环量分布的影响。通过同步控制器控制CCD摄像及两激光器出光,有效解决激光器与CCD二者的同步控制与连续采集问题。每个截面均测量获得95幅瞬时速度矢量场,采用平均方法获得了同一截面下的平均速度场。给出了机翼不同截面处的流动情况,分析了机翼环量沿展向分布的规律。

非接触工况下冰桨干扰水动力载荷试验

由于冰块临近和阻塞效应,将在螺旋桨上产生极端水动力载荷,进而导致螺旋桨诱导的空泡、噪声以及激振力等性能的恶化。冰桨干扰作用是一个极其复杂的过程,受到诸多因素的影响,为了探究非接触工况下的冰桨干扰水动力特性,在循环水槽中搭建冰桨干扰试验台,并设计一套专门用于切削型冰模型的生成和制作的方法。通过试验重复性分析及与其他学者结果的比较,验证建立的冰桨干扰试验台的可行性。以切削型冰模型为对象,研究了非接触工况下的螺旋桨水动力载荷随冰桨间距变化的规律,探讨了不同流速对冰模型诱导的空泡的影响。试验结果表明:所建立的冰桨干扰试验方法是可行的,能够较好地用于冰桨干扰水动力试验的分析中。

循环水槽隔板设计与水槽倾斜研究

循环水槽同传统拖曳水池相比具有许多优点,因而日益广泛地应用于船型开发和船舶水动力性能研究。在水槽中设置隔板可以模拟海洋中的分层流,但隔板的迟滞作用必然会对循环水槽计测部流场品质造成一定的影响。为了研究这一设想对流场的影响,数值模拟循环水槽在无隔板、整段隔板以及分段隔板情况下的流动情况。对比结果表明,采用分段隔板形式较为理想。另一方面,循环水槽作为一种基础实验设施,对其计测部的水平度有着严格要求,探讨安装中的误差或投入使用后地基沉降引起的水槽倾斜对计测部流动带来的影响。基于VOF模型,模拟水平及各倾角二维条件下循环水槽计测部的流动情况,结果表明,较大倾角时,计测部波面变化较大,且计测部末端有气泡产生,而在微小倾角时,波面变化不明显。

污水处理厂沉淀池中的异重流

周边进水周边出水沉淀池具有表面负荷大、容积利用率高的特点。如何设计沉淀池的直径、配水槽孔口的大小与布置,使之达到配水均匀、提高容积利用率,是当前设计者所关心的问题。本文通过模型试验,探讨了沉淀池中异重流形成的主要原因及其运动规律,并总结出沉淀池中异重流环流半径的经验公式,可供设计者参考。

导流墩在电厂循环水流道中的应用研究

针对某1 000 MW电厂循环水流道所采取的曲线型平面布置形式,通过模型试验分析了曲线引水段弯道环流运动所带来的不利影响。为遏制环流运动,调整水流流速分布,结合流道进口前沿冷却塔人字柱支墩的结构布置特点与相对位置,将其改造为流线型导流墩,用以控导引水段水流运动。模型试验表明,导流墩有效梳理了弯道段水流流向,均化了流速分布。该项措施为实现流道各流段衔接顺畅,泵室吸水池来流均衡提供了保证,同时对于类似的流道工程设计具有参考意义。

循环水槽弯管导流形式三维数值模拟研究

为探讨弯管与导流片形式对流场品质的影响,基于RANS方程结合RNG湍流模型对水平循环水槽的弯管导流形式进行三维数值模拟,对出口处速度均匀性及弯管处压强分布进行比较分析。依据数值模拟结果,将非均匀布置导流片形式应用于实际水槽建造中,结果显示流场品质得到了明显的改进。

雁翎潜山注气重力驱钻完井难点与对策

雁翎潜山雾迷山地层非均质性强,可钻性差,裂缝孔洞发育,承压能力低,并存在次生气顶,钻井过程中易出现井漏、溢流、卡钻等复杂情况,尾管小间隙固井易导致储层污染、水泥浆低返、环空气窜,给钻完井带来一系列技术难题。针对钻完井过程中的技术难点,提出了相应的技术对策:防漏为主、承压堵漏为辅,优选低密度钻井液配合控压钻井工艺,有效保证裂缝性地层安全钻进;优选个性化高效能钻头,提高机械钻速;优化设计井眼轨道,准确控制水平段位置;优选凝胶堵漏技术、低密度防窜漏水泥浆体系,有效克服固井过程中的水泥浆漏失及预防气窜;优选固井射孔及管外封隔器选择性分段完井方式,满足避水避气开采需求。文中提出的一系列技术对策,为雁翎油田注气驱钻完井提供了技术参考。

非均质指数法识别低效循环油水井

针对水驱开发油田经长时间冲刷与浸泡后,油井含水率高、开发效果变差的问题,以低效循环油水井日产油量、含水率、流压等参数为基础,利用改进后的非均质指数法(MHI),计算实际油水井的日产油量、含水率、流压等的MHI值,逐步识别低效循环油水井。大庆油田杏十区应用实例表明,该方法简便快速,准确率可达90%以上。该方法对大庆油田及其他同类水驱油田治理低效循环、改善开发效果具有一定指导意义。

平底突扩断面水跃共轭水深分析计算

基于平底突扩水跃形成机制,认为突扩断面回流区平均水深取决于突扩断面上游渠道的能量水头及断面突扩比等。假定突扩断面回流区平均水深等于突扩断面上游渠道能量水头乘以修正系数,通过实测资料分析,建立了修正系数与上游渠道弗劳德数以及断面突扩比的关系式,并将突扩断面回流区平均水深代入平底突扩水跃共轭水深一般方程,得到了跃后水深计算公式。经实测资料验证,本文跃后水深计算公式计算结果与实测资料符合良好,误差较小。