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原文传递船舶螺旋桨射流特性试验研究及应用

论文题名：	船舶螺旋桨射流特性试验研究及应用
关键词：	船舶螺旋桨;射流特性;底泥扰动;泥沙起动;悬浮性能
摘要：	随着国民经济的快速发展，水运事业也取得了相应的进展。船舶的动力条件和机动性得到了很大的改善，但其产生的尾流流速也相应增大。航行船舶的尾流对水体的作用越来越明显，可能会对水环境产生影响。以往，对船舶射流扰动作用是否引起河床底部泥沙起动及再悬浮，进而释放其中的污染物质等问题的研究还不够深入，需要更进一步的试验论证及计算分析。为此在水槽中进行了船模螺旋桨射流试验，研究水流流速、水深、螺旋桨转速、顺、逆流因素对船舶螺旋桨射流流场的影响。通过对比分析关于螺旋桨射流发展规律的研究成果，结合湘江长株潭段实船测量结果和河床泥沙勘察资料，对泥沙起动和悬浮的条件进行分析，评价船舶螺旋桨射流是否对河床表面泥沙产生影响，该工作对协调河流水环境保护与水运开发之间的关系具有重要的意义。　　研究结果表明: 　　(1)水流流速、螺旋桨转速、水深、以及船舶航行上下水方向变化会影响船舶螺旋桨射流流场。由于船舶航行会产生附随水流，这种水流现象与船舶固定螺旋桨产生的水流现象是有明显的区别的。　　(2)水槽中定船和动船试验结果分析发现:船舶顺水流和逆水流方向相比，顺水流时其射流沿铅直方向发展的距离更远。船舶顺水流流向时，随着水流流速的增大，射流沿轴向和铅直方向发展的距离逐渐减小;随着水深的增大，射流沿铅直方向发展的距离缩小;螺旋桨转速越大，射流沿轴向和铅直方向发展距离增大。船舶逆水流流向时，随着水流流速的增大，射流沿轴向方向发展趋势加强，射流沿铅直方向发展被削弱;水深增大之后，射流沿铅直方向发展的趋势变弱;螺旋桨转速越大，射流沿轴向和铅直方向发展则越强。　　(3)定船和动船试验结果分析发现两者区别之处:船舶顺水流方向航行过后，液面恢复的时间比船舶逆水流方向航行时要短。相同工况下，动船螺旋桨射流产生的扰动作用强度要弱于定船;相同工况下，射流沿铅直方向发展距离相比较，定船射流沿铅直方向发展的距离更远。　　(4)对螺旋桨射流作用下的河床底泥起动和悬浮进行分析，表明在周围环境流速较低的条件下，螺旋桨射流初始速度、河床水深及泥沙粒径是决定泥沙是否运动主要因素。螺旋桨初始流速越大，其产生的射流断面平均流速越大;射流断面平均流速随着水深的增大而减小。　　(5)湘江长株潭河段库区化，水深较大，船舶航行密度甚小，河床泥沙平均粒径大于0.87mm，细颗粒泥沙较少。通过对枯水期船舶螺旋桨射流扰动计算分析，发现其射流断面平均流速均小于泥沙起动流速，泥沙悬浮指标多数情况大于4，该段河床泥沙难以起动、再悬浮，因此标准吨位船舶在该库区正常航行时对河床底泥影响不显著。
作者：	万家高
专业：	水利工程
导师：	胡旭跃
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长沙理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文