耙吸式挖泥船高压冲水装置的数值模拟及水力优化

发布时间：2022-01-07 20:24

　　耙吸式挖泥船可利用耙头上的高压冲水装置有效提高疏浚作业的工作效率,现有高压冲水装置管路的设计仍不完善,一些结构亟待优化。采用数值方法对某高压冲水装置进行三维建模、模拟计算和分析,发现耙头内的高压冲水管路中存在较多漩涡流,水力损失较大,导致耙头施工时达不到理想的出口总压,影响效率;针对这些问题,通过使用渐变管、圆倒角等方式改善管内流动。结果表明,优化后的耙头高压冲水管路阻力损失减少,射流水速更高,冲水总流量提高约3%,出口总压增大,破土能力提升,从而提高疏浚作业的效率。 

【文章来源】：水运工程. 2020,(08)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

耙头上高压冲水管路结构

采用fluent软件的压力基求解器来计算耙头内部高压冲水装置内的流场压力分布情况，其具体的设置为:在耙头高压冲水装置入口处采用质量流进口作为进口条件，其质量流量设置为888.89 kg?s;出口采用压力出口作为边界条件，其静压值为0 Pa;管道壁面不考虑粗糙度的影响，采用无滑移壁面作为边界条件，其粗糙度高度为0 m，粗糙度常数为0.5。对三维模型采用四面体网格进行整体网格划分，对于冲水支管和各喷嘴处的网格进行局部加密，生成的网格总数均控制在1 100万个左右，原始耙头的网格划分如图2a)所示;喷嘴处的局部加密如图2b)所示。为了节约计算时间和计算空间，采用定常计算模拟耙头内部的流场，不考虑时间项的影响，在计算时速度和压力的耦合采用SIMPLEC方法，压力项以及动量方程的离散则采用二阶迎风格式。计算结果的残差收敛情况如图3所示。当计算到1万步时，进出口的质量流量不平衡误差小于0.1%，可以认为此时流场稳定，计算收敛。

为了节约计算时间和计算空间，采用定常计算模拟耙头内部的流场，不考虑时间项的影响，在计算时速度和压力的耦合采用SIMPLEC方法，压力项以及动量方程的离散则采用二阶迎风格式。计算结果的残差收敛情况如图3所示。当计算到1万步时，进出口的质量流量不平衡误差小于0.1%，可以认为此时流场稳定，计算收敛。3 数值模拟结果

【参考文献】：
期刊论文
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[5]特大型耙吸挖泥船研制及工程应用[J]. 王健,钟志生,丁树友.  水运工程. 2017(08)
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[9]耙头高压冲水改进技术[J]. 沈伟平,孙雪梦,赵学,罗大伟,任云.  水运工程. 2012(03)
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硕士论文
[1]耙吸挖泥船疏浚作业控制参数优化研究与应用[D]. 曹点点.江苏科技大学 2017



本文编号：3575211