狭窄连续弯道河段航电枢纽平面布置原则探讨

依托湘江土谷塘航电枢纽工程,采用资料分析、整体定床水流模型与船模航行试验相结合的研究方法,对船闸分别位于狭窄连续弯道中的下游反向弯道凸岸和凹岸2种枢纽布置方案进行了研究,并结合其它将坝线布置在弯道段的已建或拟建的枢纽布置情况,对狭窄连续弯道河段枢纽平面布置应遵循的一些原则进行了探讨,提出对于上游为急弯、下游为反向弯道的狭窄连续弯道河段,当枢纽坝线位于下游弯道段时,宜采取将船闸布置于凸岸侧的分散布置方式。     

湘江湘潭铁路桥水域船舶安全航速研究

湘江湘潭铁路桥水域的通航条件较为复杂,为了研究船舶通过此水域的安全航速,确保桥和船的安全,进行桥区水域航道的船模试验研究。根据相似准则制作1∶100正态定床水工模型和船模,模拟II级航道各典型船舶在此水域的航行状况。试验采用流场实时测量系统VDMS对船模运动进行快速检测,由其内置程序得到船模的漂角、漂距以及相应的航速。根据安全航行的原则,通过对试验成果的分析,提出了在最大通航流量Q=20 000 m³/s下,2 000 t 级自动船舶、2×2 000 t 级驳船队和4×1 000 t 级驳船队通过此水域的安全航速分别为：18.36~25.49 km/h,14.40~19.40 km/h和14.40~18.47 km/h。该研究方法可供同行参考,其研究可为航道管理部门及设计部门提供依据。     

船舶大漂角斜航运动水动力数值预报

斜航是一种很常见的船舶航行状态,准确把握船舶斜航水动力特性对于船舶操纵性预报至关重要。该文以大型油轮KVLCC2船模为研究对象,基于CFD软件STAR-CCM+的多面体网格,采用SSTk-ω湍流模型,通过求解船体绕流的定常RANS方程,对船舶斜航黏性流场进行数值模拟。在完成网格无关性分析后,通过将数值结果与现有试验数据对比,验证了所采用数值方法的有效性。在此基础上,数值模拟了船舶在0o-180o漂角下的黏性绕流,得到了船舶斜航水动力系数随漂角的变化规律,其结果有助于更好地理解不同漂角下的船舶水动力特性。     

通航小尺度船模试验研究

阐述了小尺度船模试验研究的几个主要问题,包括 船模的相似性、操纵性能、尺度效应及修正、技术特点以及试验资料分析等,并对各点进行 了分析。其中西南水运工程研究所研制的CM2-3B船模驾驶室监控系统(船模轨迹实时接受装 置)及该所进行的与三峡工程引航道水深相近的船模性能试验研究,在船模试验研究方面有 所创新,通过多年的实际运用,均能满足试验研究与工程实际的需要,其效果较好。     

丁坝挑角对弯道防护的影响

本实验以曲线型交汇口弯道防护为出发点,研究挑角不同时丁坝群对曲线型交汇口弯道的影响。以曲线型交汇口弯道中布置丁坝群为研究对象,采用物理模型试验,主要分析非淹没丁坝在相同流量、不同挑角工况下对曲线型交汇口处弯道自由水面形态、纵向流速分布、纵向紊动强度分布的影响。研究表明,在弯道凹岸布置丁坝群后,可以束窄水流,调整、优化流速分布,改变弯道水流的自由水面形态。当丁坝挑角改变时,对弯道防护也在改变,探究出在丁坝挑角约为45°时对弯道的保护达到最优。     

喷水推进船模斜拖试验的数值模拟

该文以某带四台喷水推进器的船模为研究对象,采用基于雷诺平均纳维-斯托克斯(Reynolds-averaged Navier-Stokes,RANS)方程的计算流体力学(computationalfluiddynamics,CFD)方法对喷水推进船模在不同漂角下的斜拖试验进行数值模拟。在网格收敛性分析的基础上,对比了三种湍流模型的计算结果后,选择Realizable k-ε模型模拟雷诺应力项,采用多重参考系(multiple reference frame, MRF)方法模拟喷水推进器内叶轮的旋转运动,数值计算得到作用在喷水推进船模上的水动力和力矩,并分析了流场特性。研究结果表明：采用文中数值方法模拟得到的水动力和力矩预报精度较理想;喷水推进器开启时,增大了船体上横向力,并降低了纵向力和转艏力矩;船底尾部表面压力分布、船尾自由面波形和尾流场速度分布等结果进一步显示了喷水推进器对流场的影响;在喷口高速水流的作用下,船尾自由面的波高稍微有所降低。     

漂木撞击力量测方法及撞击力特性研究

提出利用钟摆原理模拟漂木撞击漂木道的过程 ,从而直接测定撞击力的方法 .介绍研制的应变式撞击力传感器的构造及其主要技术性能 ,将其应用于太平驿漂木道模型漂木撞击力的测试 .根据实测资料 ,分析了斜向撞击力与撞击角、门顶潜没深度以及库水位的变化关系 ,得出单位体积内单位速度漂木撞击力只与撞击角有关 ,并给出其与撞击角的关系式     

扁平潜器微速与倒航水动力试验研究

在长条水池中进行了具有扁平外形潜器的微速与倒航运动的水动力模型空间斜拖试验，测量了具有攻角和漂角同时存在下的空间运动的三个水动力和三个水动力矩。将测量的水动力和力矩整理成空间角度攻角、漂角的变化关系曲线图，初步得到了其变化规律。最后将水动力和力矩回归成攻角和漂角双变量的表达式。     

激光船模轨迹测试系统的改进研究

针对近年来小尺度船模率定和试验测试中存在的难点和出现的一些问题,对原激光轨迹测试系统的硬、软件作了改进研究,增加了用舵量的测试和自动操舵的功能,对处理程序的编写提出了新的设计思想,使船模率定基本实现了测试控制自动化,以及试验中操用舵角的同步记录,大大提高了测试精度。     

小比尺船模在水工、河工模型中的应用

本文根据船模应用的实践,指出了遥控自航船模相似性中存在的问题,提出目前在研究小比尺船模操纵性相似的同时,也可结合数学模型来验证船模(即物理模型)试验的结果。对于没有条件组织实船试验的内地中、小河流,在研究通航条件时,建议采用“对比”船模试验,配合水流条件分析,以选择较为合理的航道整治及枢纽布置方案。     

弯曲河段船闸口门区通航水流条件探讨

船闸口门区通航水流条件中的横向流速指标是衡量船舶能否安全进出引航道口门区的主要标准之一。通过对位于弯曲河段的水利水电枢纽工程资料的收集分析,发现存在口门区局部区域流速测点横向流速超过规范限值,但船模航行参数符合要求的现象。针对这一问题,以大源渡航电枢纽二线船闸口门区通航水流条件模型试验和船模航行试验为基础,研究弯曲河段口门区船舶航行的特点,分析2种试验结果的差异,提出了在衡量弯曲河段船闸口门区通航水流条件时应考虑船舶航行存在艏向角的因素,以及船舶的有效横向流速应与规范中的限值进行比较的建议。     

三峡工程截流期明渠和二期围堰戗堤口门的通航条件

 介绍了三峡工程截流期导流明渠和戗堤口门的船模试验和水力学试验情况。采用船模试验和水力学试验相结合的方法， 以船闸设计规范和有关通航标准为依据， 对船模航行参数和水力学参数进行综合分析比较来判别船队通航条件的好坏。     

弯曲航道通航宽度和水流条件确定方法探讨

为消除因地形和水流条件等因素限制了弯曲航道尺度,导致船舶航行不安全的隐患,通过调研,整理分析了全国主要通航河流各等级航道弯曲航道情况,对弯曲航道影响船舶航行的因素进行了总结分析。采用弯曲航道概化模型试验和弯曲航道遥控船模试验,结合已有研究成果和有关标准及规范,研究不同弯曲半径的弯曲段航道宽度,提出了适用于不同航道等级内河弯曲航道通航尺度的确定方法;初步探讨了弯曲航道水流条件,提出了弯曲航道通航水流条件技术要求的确定方法。为内河水运工程建设、航道治理、维护标准的确定提供技术支持和科学依据。     

三峡工程导流明渠施工通航船队航行阻力计算分析

本文应用船舶阻力经验公式,对三峡工程明渠施工通航船队,进行了航行阻力计算分析,并建立了水流阻力与航速;水面坡降与相应航速降以及最大允许流速与相匹配的水面坡降等3种关系曲线。通过水力学和船模试验验证,以及对明渠典型航段的航行阻力组成和相应航速降的分析,表明计算成果与试验成果基本一致。证明本文成果可在明渠通航试验方案优化改善通航条件时参考应用,并可推广到其它内河船队的阻力估算和分析。     

船模试验技术及应用

主要介绍船模相似性理论和试验技术及其在三峡工程明渠通航研究中的应用。     

三峡工程泄洪对下游通航条件影响的研究

根据水工模型试验成果,分析了三峡工程泄洪时坝 下游引航道和两坝间河段(三峡至葛洲坝)的非恒定波流运动特性,结合遥控自航船模试验对 两坝间的通航水流条件进行了分析评价,并提出了提高通航流量标准、改善通航条件的相应 措施。     

桥区河段洲滩变化对通航条件的影响

桥区河段的洲滩演变,可能会改变桥区的航道条件,影响船舶通航。武汉长江大桥所在的武桥水道河段汉阳边滩年内呈现汛冲枯淤的规律,如果枯水期汉阳边滩淤积展宽,武汉长江大桥上水通航孔水深不足,不能通航,或者即使水深足够,但因桥位上游的航槽过于弯曲,上水船舶通航困难,常需要调标改孔,严重时必须采取疏浚措施。将二维水流数学模型与船舶运动漂移量模型相结合,计算分析了汉阳边滩不同淤积形态条件下上行船舶通过大桥上游弯道的所需航宽,从船舶运动学角度分析了汉阳边滩淤积展宽影响桥区通航的机理。结果表明,即使4 m等深线没有直接淤积通航桥孔,当汉阳边滩突咀较大且靠近大桥时,桥位上游弯道宽度不满足上水船舶安全通航所需航宽的要求,必须采取相应措施。     

五强溪枢纽通航水流试验与实船通航调研

 根据通航水流和船模试验与实船航行资料比较结果表明：船闸下游引航道口门的通航水流条件与水力学模型试验结论基本一致，能满足现行船舶的通航要求。文中分析了目前在设计最高通航流量下船舶还不能航行的原因，并提出了改进建议。     

三峡工程运行初期上游引航道通航水流条件研究

三峡工程运行初期,上游引航道通航水流条 件受水库调度等因素的影响变得更加复杂。针对隔流堤漫顶后上游引航道内通航水流条件的 变化,通过水工模型及自航船模对上游的航道通航水流条件进行了试验研究。试验成果表明 ：在通航条件下,在引航道内与口门区的水力学参数均能满足设计要求,船模船队航行上下 行均较顺畅。     

裕溪一线船闸扩容改造工程总平面布置分析

通过对裕溪一线船闸扩容改造工程建设规模及平面布置制约和影响因素的分析,预测各水平年过闸货运量及船舶通过量,明确工程的建设规模、闸位布置和总体布置方案。建立二维水动力数学模型,在多种工况下模拟裕溪节制闸和船闸上游引航道及口门区通航水流条件,并据此调整闸门上游口门区及连接段局部线路走向,提出疏浚两个反弯段北侧、扩大过水断面、降低流速等保证航行安全的对策措施。经综合分析确定的船闸建设规模、闸位布置和总平面布置较好地协调了多方矛盾,原址重建方案可行。