三峡水利枢纽通航水流条件水工模型试验研究成果简介

本文对连续式和分散式两类船闸引航道口门区及分散区船闸中间渠道内的水流动力特性及影响船舶航行和停泊的主要因素进行了研究。提出了改善通航水流条件的措施和优化布置方案。     

水工模型试验的流速测量方法与数据处理程序

在水工模型试验中,基础数据的准确度与精确度直接关系到科研成果的质量。流速是模型试验中观测的主要数据之一。模型流速的测量方法有许多种,如示踪物法、光电法、声学多普勒法等。光电法是目前水工模型试验中应用最多的流速测量方法。文章所述的模型测杆流速处理程序实现的功能就是计算流速测杆采集流速的平均值并直观地以流速过程线图显示。通过应用于上海国际航运中心洋山港区整体物理模型试验的实践表明,程序采用微调方法,解决了判断涨落潮时存在的问题,提高了水工模型试验工作的精度和效率,为科学决策提供了依据。     

水工模型试验中的相似性定律

我国水利水电建设的迅速发展以及水利枢纽的规模越来越大,利用模型试验来解决工程复杂课题已越来越得到工程界的重视。本文总结了在模型试验中普遍用到的相似性定律,并对常用的公式作了相应推导。     

固镇复线船闸水工模型试验研究

固镇复线船闸上游引航道受京沪铁路浍河大桥的制约,引航道口门区及连接段的中心线与河流主流流向之间的夹角较大,产生的横流、回流等对上游航道航行安全不利。试验揭示了引航道口门区横流流速及其变化规律,测定天然状态及设计状态下上、下游引航道口门的流态;对船闸口门区及引航道布置进行论证,对引航道口门角度、导堤、切滩等工程提出优化方案,以满足规范要求的口门流速标准。     

钦寸水利枢纽溢洪道优化水工模型试验研究

通过建立钦寸水利枢纽溢洪道水工物理模型,对原设计方案下工程实际运行情况进行试验研究与分析,优化了溢洪道进水口左侧护岸、右侧导墙的结构形式和跳流鼻坎位置,从而使泄流流态更平顺,水库调度运行更合理,减少了工程量和工程造价,为工程设计提供了技术依据。     

船体湿表面脉动压力预报的三维非线性方法

本文给出了一种预报船体湿表面脉动压力响应的三维非线性时历模拟方法.计及瞬时物面变化引起的各种非线性因素,在时域内建立船体非线性运动方程.在每一时刻,认为船体以其瞬时平均湿表面为平衡位置做简谐振荡运动,利用三维线性频域解来简化运算.在此基础上,进一步将绕射和辐射问题在静平衡位置求解,仅考虑占主导地位的入射波和静恢复力变化的非线性,作为一种兼顾工程需要的计算精度和计算效率的简化方法.以此方法为基础编制了计算机程序,对实船进行了计算,并与模型试验进行了对比.分析比较表明,该方法能够给出令人满意的船体湿表面脉动压力响应预报结果.     

空泡对喷水推进器流道脉动压力影响的试验研究

为研究空泡对喷水推进器流道脉动压力的影响,该文以某一轴流式喷水推进器为对象,在空泡水筒中开展脉动压力模型试验研究。为使试验尽可能接近喷水推进器在实船上的工作状态,在空泡水筒上搭建了专用试验台,利用空泡水筒试验段模拟船底水流和推进器进口流道,从而在试验段上方构建喷水推进器旁路试验装置。试验在不同流量及空泡数下进行,通过测量喷水推进器叶轮段流道内壁的脉动压力,并优化测点布置,研究流道脉动压力沿叶轮叶梢弦长方向和周向的分布规律以及空泡的影响。试验结果表明：在叶梢弦长方向上,空泡对流道脉动压力的影响主要集中在0～50%弦长区域;周向脉动压力最大值出现在进口流道及叶轮轴引起的低流速区,而空泡对周向脉动压力的影响也集中在此区域。     

某科考船螺旋桨空泡和脉动压力性能试验

为了准确预报螺旋桨空泡和脉动压力性能,以东方红3科考船螺旋桨为研究对象,分别在减压水池和空泡水筒进行了空泡和脉动压力模型试验研究,对荷兰MARIN减压水池的试验方案进行了论述,并对比分析了减压水池和空泡水筒的试验结果。试验结果表明, 东方红3船螺旋桨空泡性能优秀,在最关心的11kn工况,螺旋桨无任何型式的空泡出现;在11kn和15kn工况,螺旋桨脉动压力非常轻微, 本船不会产生螺旋桨引起的振动问题。螺旋桨应该能够满足挪威船级社DNV-GL Silent-R的低噪声要求。     

某科考船螺旋桨空泡和脉动压力性能试验

为准确预报螺旋桨的空泡性能和脉动压力性能,以某科考船螺旋桨为研究对象,分别在空泡水筒和减压水池进行空泡和脉动压力模型试验。对荷兰MARIN减压水池的试验方案进行论述,并对比分析空泡水筒和减压水池的试验结果。试验结果表明:目标船螺旋桨的空泡性能优秀,在11 kn航速工况下,螺旋桨无任何型式的空泡出现;在11 kn和15 kn航速工况下,螺旋桨的脉动压力非常小,该船的螺旋桨不会引起振动问题。螺旋桨应能满足挪威船级社DNV-GL Silent-R的低噪声要求。     

浅水超大型FPSO脉动压力研究

随着浅水超大型FPSO在渤海湾海域的广泛应用,水深对波浪诱导载荷的影响成为新的热点课题.文章推导了有限水深复合格林函数,结合三维势流理论用于计算浅水FPSO的水动力特性.采用开发的程序计算了一艘浅水300KDWT FPSO的脉动压力.计算结果表明浅水脉动压力与深水脉动压力的分布规律明显不同.     

离心通风机压力脉动形成机理及典型位置脉动特性分析

非定常激励是离心风机内部振动噪声的主要气动因素,压力脉动是反映通风机内部流动非定常激励特性的标志性参数,本文对某型离心风机内部流场进行非定常仿真计算,通过内部流动分离、压力变化、压力分布等情况,探索分析了压力脉动的产生机理;在此基础上,通过近蜗舌区域压力脉动量值分析,获得了离心风机内部典型位置压力脉动沿轴向分布特性和频率特性,为离心风机流体激励的改善及减振降噪提供参考。     

压力式喷嘴在压力脉动下性能的研究

以机械压力喷嘴为研究对象,应用VOF模型对脉动压力下的喷嘴内部流场进行了数值模拟,分析了喷嘴在脉动压力下的流量、雾化角等特性。结果表明：脉动压力下瞬时流量和雾化角呈现相同频率的脉动,且平均流量基本在设计流量附近。流量的振幅随脉动频率的变化,呈现出先增大后减小的趋势,并在400Hz时达到最大值;入口压力与出口流量的相位差随频率的增大而增加,且近乎线性关系,脉动压力的幅值对相位差影响不大。     

螺旋桨空泡与脉动压力及振动特性研究

为了提高螺旋桨效率,在船舶螺旋桨设计中通常会增大桨叶梢部载荷。桨叶在旋转过程中不断地重复进入和退出船体尾流场,使得梢涡空泡容易发生猝发(bursting)现象;另外由于尺度效应的存在使得梢涡空泡在实船螺旋桨上比模型试验观测到的更为强烈,猝发现象更容易发生并且更为剧烈;当梢涡空泡猝发产生时将引起脉动压力高阶量或宽带谱的增大,从而引起相应的船体振动或严重的噪声。本文通过对3 600箱集装箱船实船螺旋桨梢涡空泡猝发现象与脉动压力、振动等特性关系的分析,研究了螺旋桨梢涡空泡猝发引起的脉动压力高阶量或宽带谱特性以及相应的振动等特性。结果表明:船体振动宽带谱特性与螺旋桨梢涡空泡的猝发有关;螺旋桨梢涡空泡猝发引起的船体振动高阶量特性比脉动压力高阶量更为强烈。     

螺旋桨脉动压力及噪声特性的数值模拟研究

采用LES方法结合FW-H声学模型计算分析了螺旋桨的近场脉动压力和远场声辐射特性.近场脉动压力分析结果表明:脉动压力频谱特性在桨盘面和桨轴方向存在差异,脉动压力幅值随着距离增大迅速衰减;若要得到螺旋桨远场辐射噪声,声压接收点的位置需至少距离螺旋桨10倍直径.远场噪声指向性分析结果发现:声压总级在桨轴纵向平面呈现椭圆形分布,轴向总声级比盘面周向大.此外,噪声频谱特性的分析结果发现,桨盘面和桨轴方向声辐射频率特性也存在差异.     

螺旋桨脉动压力及噪声特性的数值模拟研究

采用LES方法结合FW-H声学模型计算分析了螺旋桨的近场脉动压力和远场声辐射特性。近场脉动压力分析结果表明:脉动压力频谱特性在桨盘面和桨轴方向存在差异,脉动压力幅值随着距离增大迅速衰减;若要得到螺旋桨远场辐射噪声,声压接收点的位置需至少距离螺旋桨10倍直径。远场噪声指向性分析结果发现:声压总级在桨轴纵向平面呈现椭圆形分布,轴向总声级比盘面周向大。此外,噪声频谱特性的分析结果发现,桨盘面和桨轴方向声辐射频率特性也存在差异。     

螺旋桨脉动压力的分析推算

以脉动压力为主的螺旋桨激振力在船舶振动响应计算中是一个重要的参数,但其值的确定却是一个比较复杂的问题。本文利用目前常用的螺旋桨脉动压力经验公式对某船的脉动压力进行了计算比较,并根据其总振动测试响应值,采用有限元方法对螺旋桨激振力进行了推算,获得了比较满意的结果。     

船用离心风机壁面周向压力脉动测试及分析

为分析蜗壳壁面动态压力沿周向的变化规律,搭建离心风机实验台,利用高频动态压力传感器对离心风机蜗壳壁面沿周向11个位置动态压力进行了测量。通过对测量结果的分析、处理,分析各位置不稳定流动情况以及涡流脉动强度,确定了压力脉动数值最大位置,得出了动态压力大小及频率组成沿风机周向的变化规律。     

船用舱底泵系统脉动压力抑制研究

船用舱底泵系统由于设备固有特性而存在脉动压力过大的问题,从而引起系统在输送流体过程中存在较大的振动和噪声。本文针对舱底泵压力脉动机理,提出了舱底泵系统脉动压力抑制的解决方案。系统改进前后对比试验表明,系统内部脉动压力得到了显著抑制,采用的脉动消减装置具有较好的应用前景。     

并列弹性双圆柱体流体脉动力的实验研究

本文通过试验研究了并列弹性双圆柱体在均匀流场中的脉动压力及其动态响应，给出了双柱间距直径比T／D＝1．75，2．5，3．5和4．19×104＜Re＜9．1×104范围中柱表面脉动压力沿圆柱周向的分布以及脉动升力和阻力系数．试验结果表明，柱的振动对其脉动升力和阻力系数有明显的影响．     

空泡螺旋桨诱导的船体脉动压力预报

本文用空泡预报的结果,在桨叶面和尾涡面布置强度已知的源汇和偶极子,计算了空泡螺旋桨诱导的脉动压力.真实的船体表面形状可以通过在船体表面布置偶极子来考虑,求得船体表面的偶极子强度后,通过Bernoulli方程可得到船体表面的脉动压力.为了便于同已有的试验数据进行比较,本文计算了空泡螺旋桨诱导的平板脉动压力.