多因素联合作用下船舶舱室进水量预报模型
发布时间：2021-03-24 01:46
从进水过程的动态特性出发,对比静态板孔流动模型和动态板孔流动模型,提出了多因素联合作用下的船舶舱室进水量预报模型.研究了流量系数的近似求解方法,给出了基于系统动力学特性的进水压力确定方法以及考虑沿管路漏泄的舱室进水压力损失扩展模型.构建了船舶舱室进水仿真计算程序,具备全时域动态调整外部环境影响因素的功能.给出了进水量预报模型的试验验证环境,结合试验数据对仿真模型计算结果进行了检验.结果表明:融合航速、波浪、舱室进水反压力和管路系统流阻等因素的模型相比简化计算模型更适于分析时域长、进水条件复杂的情形,而舱室进水量简化计算模型对于进水时间200 s以内的情形更为简捷便利.
【文章来源】：华中科技大学学报(自然科学版). 2020,48(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
典型状态的舱室进水形式
步表示为totaldqμSp/ρdt；(11)2total0wp(ρHρH)1.12ρu/(2g)slwd0//()()d/()tdλτλρgHρqcA；(12)ww0HHcos(2πt/T)，(13)式中：wH为垂直于破口流线方向波浪高度；w0H为波高幅值；u为船舶实时航速；s(d/λ)为波浪系数，与吃水波长比sd/λ有关；lτ/(λ)为船长波长比系数，与船长波长比l/λ有关；c为舱容系数；Ad为舱室底面积．各个因素的联系可形成进水流量动力学关系网络图，如图2所示．根据波浪载荷影响[9]以及风、海流和波浪对漂浮物体载荷作用所给出的s(d/λ)曲线图[10]，经4次多项式拟合可得出式(12)中系数s(d/λ)的近似曲线方程为ss3s4(d/λ)d/34.93(λ)36.41(d/λ)ss210.20(dλ)0./d/88(λ)0.88．(14)船长波长比系数lτ/(λ)与船长波长比l/λ的对应关系[10]可以表示为：当lλ./≤05时，lτ(λ)10/.；当l/λ分别为1.0，2.0和3.0时，lτ/(λ)对应取值分别为0.73，0.5和0.42；当lλ./≥40时，lτ(λ)04/.．图2进水流量动力学关系网络图2.3基于系统动力学特性的破口压力确定方法很多情况下船舶舱室进水沿通海管路进入舱内，这种本身不属于船体破损，进水主要源于通海管路阀门关闭不严，系统转换错误等，但本质上同属于板孔进水扩展问题．此时舱内进水难于第一时间发现，进水原因分析过程中须对进水过程进行分析和仿真推理，这对于快速确定故障原因很有帮助，此过程须要充分考虑管路系统的沿程损失．
直管段和弯头等部位的管径为150mm；弯头C1～C8当量长度为2.80m；阀件K1和K2当量长度为2.24m；直管段长度L1=4.0m，L2=1.0m，L3=1.0m，L4=6.0m，L5=7.5m，L6=3.0m，L7=2.5m，L8=3.0m，L9=6.0m，L10=2.5m，L11=1.0m；进水过程验证舱室的长、宽、高分别为3.8，2.8，2.7m．3.3模型计算结果检验浸水试验舱(图4左侧部分)的内部环境及布局如图5所示．舱内放置有一定量的固定框架，通过液位传感器采集舱内液位变化数据．实际淹舱后，水位到达溢流管口时间约为405s，进水深度(h)仿真程序计算结果、舱内试验数据测量结果和压差不变简化模型计算结果如图6所示．须要指出的是：不考虑压差变化的简化模型指的是舱内进水的深度产生的反压力不计算在内的情形，这种计算方式广泛应用于抗沉计算进水量预估决策过程中[13]．在紧急情况下，该快速求解数值方法由于适度增大了压差，进而求得的进水量与实际相比略有增大，因此图5浸水舱室内部环境及布局图6进水深度仿真结果、测量结果和简化模型计算结果图
【参考文献】：
期刊论文
[1]舰船损管模拟训练系统中破损进水过程仿真[J]. 吴晞,韩晓光,李宇辰. 广州航海学院学报. 2013(04)
[2]输水管道水力损失的计算及其影响因素分析[J]. 王中. 吉林水利. 2012(09)
本文编号：3096816
【文章来源】：华中科技大学学报(自然科学版). 2020,48(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
典型状态的舱室进水形式
步表示为totaldqμSp/ρdt；(11)2total0wp(ρHρH)1.12ρu/(2g)slwd0//()()d/()tdλτλρgHρqcA；(12)ww0HHcos(2πt/T)，(13)式中：wH为垂直于破口流线方向波浪高度；w0H为波高幅值；u为船舶实时航速；s(d/λ)为波浪系数，与吃水波长比sd/λ有关；lτ/(λ)为船长波长比系数，与船长波长比l/λ有关；c为舱容系数；Ad为舱室底面积．各个因素的联系可形成进水流量动力学关系网络图，如图2所示．根据波浪载荷影响[9]以及风、海流和波浪对漂浮物体载荷作用所给出的s(d/λ)曲线图[10]，经4次多项式拟合可得出式(12)中系数s(d/λ)的近似曲线方程为ss3s4(d/λ)d/34.93(λ)36.41(d/λ)ss210.20(dλ)0./d/88(λ)0.88．(14)船长波长比系数lτ/(λ)与船长波长比l/λ的对应关系[10]可以表示为：当lλ./≤05时，lτ(λ)10/.；当l/λ分别为1.0，2.0和3.0时，lτ/(λ)对应取值分别为0.73，0.5和0.42；当lλ./≥40时，lτ(λ)04/.．图2进水流量动力学关系网络图2.3基于系统动力学特性的破口压力确定方法很多情况下船舶舱室进水沿通海管路进入舱内，这种本身不属于船体破损，进水主要源于通海管路阀门关闭不严，系统转换错误等，但本质上同属于板孔进水扩展问题．此时舱内进水难于第一时间发现，进水原因分析过程中须对进水过程进行分析和仿真推理，这对于快速确定故障原因很有帮助，此过程须要充分考虑管路系统的沿程损失．
直管段和弯头等部位的管径为150mm；弯头C1～C8当量长度为2.80m；阀件K1和K2当量长度为2.24m；直管段长度L1=4.0m，L2=1.0m，L3=1.0m，L4=6.0m，L5=7.5m，L6=3.0m，L7=2.5m，L8=3.0m，L9=6.0m，L10=2.5m，L11=1.0m；进水过程验证舱室的长、宽、高分别为3.8，2.8，2.7m．3.3模型计算结果检验浸水试验舱(图4左侧部分)的内部环境及布局如图5所示．舱内放置有一定量的固定框架，通过液位传感器采集舱内液位变化数据．实际淹舱后，水位到达溢流管口时间约为405s，进水深度(h)仿真程序计算结果、舱内试验数据测量结果和压差不变简化模型计算结果如图6所示．须要指出的是：不考虑压差变化的简化模型指的是舱内进水的深度产生的反压力不计算在内的情形，这种计算方式广泛应用于抗沉计算进水量预估决策过程中[13]．在紧急情况下，该快速求解数值方法由于适度增大了压差，进而求得的进水量与实际相比略有增大，因此图5浸水舱室内部环境及布局图6进水深度仿真结果、测量结果和简化模型计算结果图
【参考文献】：
期刊论文
[1]舰船损管模拟训练系统中破损进水过程仿真[J]. 吴晞,韩晓光,李宇辰. 广州航海学院学报. 2013(04)
[2]输水管道水力损失的计算及其影响因素分析[J]. 王中. 吉林水利. 2012(09)
本文编号：3096816
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