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绞吸挖泥船输泥管道阻力特性研究及敏感性分析
| 论文题名： | 绞吸挖泥船输泥管道阻力特性研究及敏感性分析 |
| 关键词： | 绞吸挖泥船;输泥管道;阻力特性;敏感性分析 |
| 摘要： | 绞吸式挖泥船是疏浚施工中应用最为广泛的一类船舶，其排泥管道输送距离可达数十公里，在泥浆管道输送过程中阻力损失大小直接影响到设备选型和疏浚安全运行。影响管道泥浆输送中阻力损失的因素众多，为了降低管道阻力损失，提高输送效率，需要对影响因素进行阻力特性研究。 针对浆体长距离输送管道阻力损失较高而造成的能耗高、排距短且易堵管等问题，结合挖泥船施工实际工况，本文主要进行固液两相流建模、参数仿真、基于正交设计的多因素敏感性分析及实船数据对比等工作，具体的研究方法和结论如下： （1）以挖泥船疏浚管道参数和施工工况为依据，运用ICEM软件进行管道物理建模和网格划分，选取研究参数和边界条件，根据Fluent仿真结果得到各影响因素下阻力损失变化规律：当其他影响因素不变时，管道输送阻力损失随着浆体流速、浓度及管壁粗糙度的升高而变大，且呈现出近似线性增长的趋势；而当颗粒直径逐渐变大时，管道输送阻力损失逐渐降低，当颗粒直径大于0.4 mm后，阻力损失又呈现近似线性增长的趋势。 （2）基于正交设计方法通过多因素敏感性分析对影响因素进行研究，得到了各因素对管道泥浆输送阻力损失的影响程度为：泥浆流速>泥浆浓度>管壁粗糙度>颗粒直径，其中，泥浆流速、泥浆浓度、管壁粗糙度为主要影响因素，粒径为次要因素，根据回归系数建立敏感因素和阻力损失之间的线性回归方程。 （3）确定实船试验方案，对实船疏浚管路参数和施工数据进行测量和采集，将排泥管路当量处理为水平直管，最后对实船阻力损失与仿真计算值及3种常用经验阻力计算模型进行对比分析，结果显示：当流速和浓度较低时，通过线性回归方程计算的值和实船数据计算值相近，随着浓度和流速的升高，两者之间的误差逐渐升高；基于正交设计方法得到的线性回归方程要优于经验公式模型。 利用本文研究方法来研究大管径长距离管道泥浆输送的阻力特性是可行的，研究结果可为疏浚管路设计和施工参数选取提供重要参考依据。 |
| 作者： | 陈志坚 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 朱汉华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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