船舶螺旋桨射流特性试验研究及应用

发布时间：2017-09-05 08:45

  本文关键词：船舶螺旋桨射流特性试验研究及应用

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【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,船舶航行密度让小,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。
【关键词】：螺旋桨 射流 底泥扰动 泥沙起动 再悬浮
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.33
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 研究背景及意义12
• 1.2 国内外的研究现状12-19
• 1.2.1 螺旋桨射流的形成13-14
• 1.2.2 国外螺旋桨射流初始流速研究现状14-15
• 1.2.3 国外螺旋桨射流发展区研究现状15-17
• 1.2.4 国外螺旋桨射流发展完成区研究现状17-18
• 1.2.5 国内螺旋桨射流研究现状18-19
• 1.3 研究的技术路线与主要工作19-22
• 1.3.1 技术路线19-20
• 1.3.2 主要研究工作20-22
• 第二章 物理模型试验概况22-30
• 2.1 船舶螺旋桨射流的物理模型22-23
• 2.1.1 模型设计原理22
• 2.1.2 模型制作22-23
• 2.2 500吨机动驳船物理模型试验概况23-29
• 2.2.1 试验设备23-25
• 2.2.2 船舶坐标系25-26
• 2.2.3 试验方案26-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第三章 定船双螺旋桨射流流场分析30-42
• 3.1 无船舶水流流场分析30-31
• 3.2 顺水流方向定船流场特征分析31-36
• 3.2.1 流速变化对定船流场的影响31-33
• 3.2.2 水深变化对定船流场的影响33-34
• 3.2.3 转速变化对定船流场的影响34-36
• 3.3 逆水流方向定船流场特征分析36-40
• 3.3.1 流速变化对定船流场的影响36-38
• 3.3.2 水深变化对定船流场的影响38-39
• 3.3.3 转速变化对定船流场的影响39-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第四章 动船双螺旋桨射流流场分析42-56
• 4.1 顺水流方向动船流场特征分析42-48
• 4.1.1 流速变化对动船流场的影响42-45
• 4.1.2 水深变化对动船流场的影响45-47
• 4.1.3 转速变化对动船流场的影响47-48
• 4.2 逆水流方向动船流场特征分析48-54
• 4.2.1 流速变化对动船流场的影响49-52
• 4.2.2 水深变化对动船流场的影响52-53
• 4.2.3 转速变化对动船流场的影响53-54
• 4.3 本章小结54-56
• 第五章 船舶螺旋桨射流对河床底泥扰动分析56-70
• 5.1 尾流实船测量和初始速度计算公式选择57-61
• 5.1.1 尾流实船测量57-59
• 5.1.2 螺旋桨射流初始速度计算公式选择59-61
• 5.2 螺旋桨射流速度分布规律61-64
• 5.2.1 射流发展区流速分布61-62
• 5.2.2 射流发展完成区流速分布62-63
• 5.2.3 射流断面平均流速63-64
• 5.3 河床底泥起动和悬浮条件分析64-68
• 5.3.1 泥沙起动条件64-66
• 5.3.2 泥沙悬浮条件66-68
• 5.4 本章小结68-70
• 结论与展望70-72
• 结论70-71
• 展望71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 附录A (攻读学位期间发表论文目录)77
• 附录B (攻读学位期间从事科研项目目录)77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：796995