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螺旋桨洗流间歇冲刷的试验研究

发布时间:2019-03-15 02:13:06 文章来源:工具之家    

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摘 要:suizhuochuan舶上de使yong高功率发dongji以及chuan舶ji动xing能de提高luoxuanjiangxi流zai实ti式建筑物周围dechongshua正逐渐成为chongshua研究dezhong要nei容之yi自xing研发设计了一ti化shi验设备利yong该设备jinxingluo旋jiangxi流dui重lishima头海chuangjian歇xingchongshua试验研究mo拟不同gong况下luoxuan桨jian歇性chongshuaduichongshua深dude变化qing况并yu连xuchong刷进行对bi试验结果表明:xiang比于lianxuchong刷jian歇chongshua会jia深冲刷坑de深度

关键词:螺xuanjiangxiliujian歇冲刷;模型比尺

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.024

0 yinyan

jin年来在船舶shangda规模的使用高功率发动机以及船舶机动性能的提高螺旋桨洗流在实体式建筑物周围的冲刷zhi接yingxiang结构物基础的稳ding性在螺旋桨洗流作用下,shui体对重li式码头长qi进行连续及jian歇冲刷,造成码头海chuang稳ding性降低,建筑物的基础一旦yin冲刷失稳huo码头mian被冲刷淘空,不仅造成结构物ben身的po坏,er且会威胁建筑物后fang堆chang上生命财产的安全,由此dai来经济上的巨大损失

陈民杰(2006[1]采用模型比尺方法进行模型试验,并发xian了最大冲刷坑的类型及qi影响因素。Romisch 1975[2]Verhey 1987Hamill 1988对螺旋桨洗liuchong刷特征的影响因素进行了研究,在工程实际中考虑dao船舶停泊或起锚的随机性,螺旋桨洗流对海chuang造成的冲刷不可能一次性的连续完成,而是间歇的或不连续的逐渐达到leiji的平衡冲刷状态。因此,有bi要进行螺旋桨洗流间歇冲刷的试验研究。

本文拟通过wuli试验方法进行不tonggong况下deluo旋桨冲刷试验,在物理试验的基础上再利用软件对冲刷情况进行模拟,研究间歇性冲刷与连续冲刷的异同及不同时间间隔对间歇冲刷最大冲刷深度的影响。

1 试验设备

试验在水li学实验室的水xiang中进行,实验装置移动支架,水xiang由试验xi统、动力系统hece试系统组成。试验系统由水箱和排水管道组成,水箱的长、宽和高fenbie为2m、1.2m和1.2m,水箱的壁mian采用钢化玻璃zhi作,以便观察试yanxian象,水箱的前端壁面拟定为重力式码头。

动力系统由移动支架和螺旋桨zhouchenggu定系统组成。在水箱长轴方xiang的光杆guidao上,设置支架的目deyi方面是用于da载螺旋桨轴承固定系统,另一方面支架可带动螺旋桨沿水箱的长轴方向和竖zhifang向移动以便控制螺旋桨距li码头壁面的水平距li和距离海床面的高度。该系统由dian机、轴承和变频qi组成,变频qiyudian机相连,电机与轴承相连,轴承的前端固定有螺旋桨。分别为三相异步电机和变频器。电机输出功率为0.75kw,最大转su可达到2800rpm。与电机相匹配的变频器可控制电机的转su。

测试系统由轨道以及轨道上搭载的liang测设备组成。沿水箱的两个长边方向各安装一根长度为2.3mde滚珠丝杆轨道,沿duan边方向和竖直方向分别安装长度为1.4m和1.2m的滚珠丝杆轨道。竖直方向的轨道用以搭载流速仪和探头,搭载流速仪的轨道可上下移动。短边方向的轨道一方面用于搭载竖直方向的轨道和地xing测量仪,另一方面可控制竖直方向的轨道以及地形测量仪沿短边方向移动。长边方向的轨道一方面用于搭载短边方向的轨道,另一方面可控制短边方向的轨道沿长边方向移动。控制轨道移动设备包括步进电机、驱动器和控制器,量测设备三wei地形测量系统。三维地形测量系统用以获取海床地形图。

该系统由URIⅢ型地形仪、轨道控制器、轨道、系统计suan机四部分组成xi统联he运用超声和阻抗测量ji术、计算机控制技术,实现二维全duanmian地形和三维多断面地形连续全自动快速扫描测量与成像、三维立体图的精确重建。

试验中重点对模型及水流的相似性进行研究,并得出冲刷规律,暂不考虑ni沙起动、沉降等相似条件。重力式码头的粗糙率相对于螺旋桨洗流对海床冲刷的影响jiaoxiao,所以试验中采用玻璃板进行模拟,粗糙度对冲刷试验的影响忽略不计。

2 冲刷试验

定yi:某一个螺旋桨在位于海床面某一高度处、距离水箱壁面某一位置处,在事先设定好的某一个转速下开始运转,运转的螺旋桨在水中产生洗流,洗流遇到壁面时产生反射,反射的水流冲击壁面前方的海床面从而引发冲刷,螺旋桨一直运转下去zhidao形成wending的冲刷坑为止zhe个冲刷过程称为连续冲刷。

间歇冲刷过程将连续冲刷的18分钟等分,单次冲刷的时间长度设定为2/3min、分别冲刷9/6次,其他过程与连续冲刷保持一致。

(1)在水箱di部铺设280mm厚的土yang。先把干土放ru水箱中,用tie铲翻搅使土样均匀,然后wang土样中放入水,边放水边搅ban直至土孔隙中的气体排出。

(2)往水箱中注入850mm高度的水。在水压的作用下使土样固结2天。

(3)固定螺旋桨。将螺旋桨放置在桨叶底部bianyuan距离海床面高度C=150mm、距离水箱A壁面的距离分别取500mm、900mm和1200mm。

(4)设定螺旋桨转速。通过设定变频器将螺旋桨转速设定为700rpm,rangluo旋桨运转,直到壁面A前面的冲刷坑稳定为止。

在开启螺旋桨的瞬间,紧lin码头面底部的砂土表面发生较为明显的淘刷现象,海床面逐渐形成明显的凹陷与凸起,随着时间的推移,当冲刷进行到18分钟时不再加深并发展为稳定的冲刷坑。

3 jielun

(1)通过yu设的不同工况下进行的试验得出:螺旋桨到码头面距离越xiao,最大冲刷量越大,相比于连续冲刷,间歇冲刷会加重冲刷深度的发展。

(2)在总冲刷时间一定的情况下,时间间隔越小,总冲刷次shu越多,冲刷量越大且yuan离连续冲刷的最大冲刷量,相反,时间间隔越大,总冲刷次数变少,冲刷量减小且接近连续冲刷的最大冲刷量。

(3)相比于连续冲刷,间歇冲刷在未冲刷的时间间隔内,由于土体上覆有效应力降低,从而使土体密实度降低,从超固结土(Pc/Po>1)变为正常固结土或欠固结土(Pc/Po≤1),从而加重冲刷的形成。

参考文献:

[1]陈民杰.货柜船舶螺桨引致码头岸壁淘刷与附近流场探讨[D].台bei:台湾海洋大学,2006.

[2]Fuehrer M. and Romisch K. Effects of modern ship traffic on islands and ocean waterways and their structures[C].

作者jianjie:韩定均(1991-),男,hebei邢台人,在读硕士,研究方xiang港口海岸及近海结构、yan土工程。

shan东工业技术 2016年9期

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