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升船机船厢对接过程波动特性三维数值模拟研究
| 论文题名： | 升船机船厢对接过程波动特性三维数值模拟研究 |
| 关键词： | 升船机;水面波动;数值模拟;下沉量;出厢速度 |
| 摘要： | 在升船机设计过程中，为了降低升船机机电系统的功率和减少工程造价，在满足设计船型尺寸和货运量的前提下，通常是把厢体尺寸和厢内水深减小到最低限度，其直接后果将导致船厢狭长，厢内水深较浅。船舶在进、出船厢时厢体只开启一侧闸门，厢内水体则为半封闭式的狭长水域。当船舶行驶在其中时，船舶周围的水流速度加快，水压降低，船艏部位水位涌高，船艉水位下降，形成前后的水位差和水面坡降，船舶则随之产生纵倾和下沉。一方面，船舶由于下沉而容易出现触底现象，这对承船厢极度不利;另一方面，由于船舶进、出船厢引起的水面波动将会导致船厢的侧重和纵向倾斜力矩，一旦超过水面波动限值则可能导致升船机失衡而出现安全事故。因此，研究升船机船厢对接过程厢内水力特性具有重要意义。 本文依托于我国某典型升船机工程，采用大型商业CFD软件Flow-3d，对不同船舶航速、船厢水深、船型条件下，船舶出船厢过程，船舶最大下沉量及厢内的水面波动特性进行了三维数值模拟研究，得到以下研究成果: (1)船舶最大下沉量主要与航速、船舶吨级和船厢水深有关。当船舶吨级和船厢水深不变时，船舶最大下沉量随航速的增大而增加;当船舶航速和船厢水深不变时，船舶最大下沉量同样随吨级的增大而增加;当船舶吨级和航速不变时，船舶最大下沉量随船厢水深的增大而减小。 (2)通过分析厢内水面波动特性，发现航速、船舶吨级和船厢水深对厢内水面波动幅值的影响特征与船舶最大下沉量相似。但相比较而言，航速对厢内水面波动及船舶最大下沉量的影响最为明显。 (3)通过对不同代表船型出厢过程船舶最大下沉量δ、航速v、船厢水深H和船厢断面系数n等进行无量纲处理，拟合得到了δ、v、H和n间的耦合关系式。3500t级船舶出船厢的最大下沉量计算公式:δ/H=1.493×V2/2gH×[（n/n-1)2-1]+0.035;3000t级船舶出船厢的最大下沉量计算公式:δ/H=1.457×V2/2gH×[（n/n-1)2-1]+0.029。根据该公式，针对不同升船机工程预测最大下沉量δ，从而给出合理的船舶安全出厢速度，以指导工程设计。 |
| 作者： | 周领 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 祖波;陈明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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