船舶吃水检测系统的数据处理研究

开发了一套仰扫式船舶吃水检测系统,采用超声波阵列扫描测距方法实现通航船舶三维动态吃水数据检测。系统安装在趸船上,受风浪和水流的影响,趸船的摆动将影响检测系统的稳定性,同时检测结构架在水下的挠度变化亦会影响系统的测量精度。为解决以上问题,采用动态压力补偿算法对系统数据进行实时补偿,采用中值滤波算法对数据中的随机噪声进行处理,通过最小二乘法对船舶吃水深度进行直线拟合,消除尾流噪声的影响,最终得到船舶吃水深度。采用模拟实验数据对系统进行测试,结果证明数据补偿算法快速有效。现场实船测试表明,系统检测精度满足要求。     

长江口深水航道通航尺度核定测量精度研究

长江口12. 5 m深水航道自开通以来,已经成为了大型船舶进出长江黄金水道的重要通道,其维护测量通常采用单波束月度检测方式。影响单波束水深测量成果数据精度的因素很多,其中测量船舶换能器静吃水不准确也是重要原因之一。提出一种新型的测量船舶换能器静吃水精确测定方法,以提高实际工作中的水深测量成果精度。     

船舶上滩的影响因素及动水特性试验

在急流滩地形概化了的试验水槽中，进行了多种水力条件下的船模上滩试验．试验结果表明，滩段的水面比降、水流速度及船舶水深吃水比是船舶上滩的主要影响因素．     

升船机内船舶吃水检测系统研究

在长江三峡升船机船舶试通航阶段,吃水安全检测依旧使用人工读取水尺的方法,效率偏低且精度不高,为此设计了一套基于STM32与FPGA双核结构的下位机系统和基于MFC的上位机预警软件系统。该系统主要依据水下超声波的传播模型和超声波的衍射效应,结合实时水位变动信息,采集得到通航船舶吃水量的点阵数列,最后计算得出通航船舶的吃水深度。通过在三峡升船机的现场实验和国家计量院的认证,证实该系统具有安装检修方便、实时性高等优点,测量吃水量与船舶水尺的对比差小于0.08 m。     

精密单波束测深分析与实践

随着对多波束系统组成单元的研究不断深入,多传感器集成技术已从传统单波束测深向精细化方向发展.在分析普通单波束测深精度因子的基础上,重点针对延时效应、动吃水效应和波束角效应进行了分析和试验.试验结果表明:对于中高速运行的测船测深作业,应进行延时改正;采用波束角小的换能器以无验潮模式进行单波束测深可有效提高测深精度.得出了...     

基于光纤Bragg光栅的网壳拉索索头应变测量分析

为了对网壳拉索索头进行应变监测,提出了利用光纤Bragg光栅传感技术对拉索索头进行应变测量,利用电阻应变片进行对比试验,并与理论值相比较;同时提出了一种弹性模量测量的新方法。实验结果表明:光纤Bragg光栅传感器比应变片具有更高的精度,重复性好,能很好地实现对拉索索头的实时、在线监测。该技术在土木工程界具有广泛的应用前景。     

通航河流上桥渡工程船模航行试验

介绍了小比尺船模和正态河工模型相结合研究通航河流上的桥梁对船舶航行的影响。以京泸高速铁路跨越长江建桥方案的通航试验为例，讨论了代表性船队的选择，进行了河工模型的验证和船模率定，获得了船舶的航行参数。     

构皮滩水电站尾水调压室阻抗孔口型式研究

利用1:40比尺模型,模拟了乌江构皮滩地下电站1号和2号机组共用的调压室和尾水隧洞,并通过控制锥形阀开度来模拟通过水轮机的流量过程.通过恒定流试验测量每一种阻抗孔型式下流入和流出调压室的流量系数,并对阻抗孔口大小、形状进行优化;通过非恒定流试验测量不同工况时调压室阻抗孔口不同大小、形状时调压室内的最高最低涌浪、阻抗孔板正反向压差、尾水洞沿程测点的压力变化过程等参数,探讨了不同阻抗孔口尺寸、形状对调压室内水力参数的影响.     

音响流量计和其它流量测量系统的比较(报告摘要)

在不列颠哥伦比亚省昆特内(Kootenay)河水电站进行了流量测量方法的比较试验。试验目的是提供基本的数据,便于音响流量测量系统和其它常用的流量测量系统进行比较,为音响测流法被通用工业所接受和列入规范的试验方法之列打下基础。根据美国机械工程师协会PTC—18和国际电工委员会IEC41的试验标准,试验被精细地进行。音响测流法由不列颠哥伦比亚省水电部门和Ferranti O. R. E. 公司分别使用西屋公司的第一流的流量计和声学流量计进行。这方法与斯泰来顾问们进行的吉普逊法(压力—时间法)魁北水电部门进行的传感器压力—时间法和流速仪法,美国垦务局进行的安勒盐水速度法,安大略省水电部门进行的示踪稀释法和太平洋汽油和电气公司进行的两种示踪稀释法进行了比较。使用上面9种方法的现场试验,在7种不同活动导叶开度下进行,而每种导叶开度下测4次,即总共7×4=28次试验。进行的附加试验确定了不同入口条件对不同流量测量系统结果的影响。根据昆特内河水电站试验的结果,报告断定,音响测流法和任何被认可的规范方法结果一样正确,除了流速仪法以外,音响法计算的偶然误差比其它方法都低。在被认可的规范方法中流速仪法的偶然误差最低。     

几种新型量测仪器在河工模型试验中的应用

对长江防洪模型中地形测量系统、流速测量系统和泥沙测量系统中利用的URI-Ⅲ三维地形测量系统、UPIV测流系统、光学后向散射仪、激光粒度分析仪等几种新型仪器的原理、组成及其应用情况进行了介绍.新型量测仪器缩短了试验数据提取和分析的时间,但三维地形测量系统难以测量曲率和宽深比变化较大的河工模型,UPIV测流系统不宜应用在过高含沙量和过深的水流中,0BS受模型沙颜色的影响较大、其反演的含沙量不一定能代表河流中测点的含沙量.     

NUMERICAL STUDY OF SQUARE-STERN SHIP WAVE IN SHALLOW WATER

This paper employed shallow water equations with moving pressure to calculate water waves generated by a square-stern ship in shallow water. The moving ship is considered as moving pressure on free surface. The finite element method with moving grids is used to solve the shallow water equations based on wave equation model [3]. A non-reflection boundary condition [5]is imposed on open boundaries surrounding the ship. 3-D surface elevations, depth-averaged horizontal velocities are presented. The numerical solutions are physically reasonable. It is found that wave resistance coefficients, draftchange and pitch angle vary rapidly in neighborhood of critical flow (Fh=u/ gh= 0. 9 -1. 1). The numerical results also indicate that the wave resistance coefficients, draft change and pitch angle of square-stern ship are larger than those of sharp-stern ship with the same hull structure at the same speed.     

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。     

二维浅水狭航道船舶变速航行的有限元计算

本文从二维浅水波方程出发,采用有限元计算船舶变速驶进、驶出大坝升船机承船厢时的水动力学过程.二维浅水波方程理论把行驶船舶对水面的作用力直接加在二维浅水波方程里,以此来计算水表面波动和水平流速.水动力波产生的水动压力又影响到船舶的运动.本文研究船舶和水体的相互作用.它描述了水面波动、水平流速、船舶的纵倾角、船和厢底的最小间隙、以及承船厢受的水体总重量、水动力矩等重要物理量在船舶行驶过程中的变化规律.本文算例的结果和文献[5]给出的实验数据大体一致.计算结果还发现,船舶驶出承船厢时下沉和纵倾的幅度比船只驶进承船厢时要稍大一点.工程上应当予以重视.     

道尔顿公式的应用研究

对道尔顿线性公式中的风速函数系数取值范围及其对水面蒸发模拟效果的影响进行全面的对比试验,表明风速函数系数有较宽的适应区间,且在将其中的一个系数取为零的情况下,仍具有较好的模拟效果.结合近年来国内外水面蒸发研究成果,对道尔顿公式中的风速函数进行改进,提出以三段制的分段函数作为风速函数,不仅更符合风速对水面蒸发作用的物理本质,也使水面蒸发时空变化规律的拟合误差明显减小,模拟效果显著提高.     

船舶进出闸室对系缆力的影响

船舶进、出闸室时,船行波在闸室内引起较大水面波动,造成闸室内系缆船舶的系缆力增大,影响闸室内的船舶停泊安全;大型船舶进、出闸室时,产生的船形波作用更强,对系缆船舶的系缆力影响更大。通过1∶36.3三峡船闸的物理模型和相同比尺5 000 t级典型大型船舶模型,采用系列物理模型试验,对船舶进出船闸时闸室内系缆船舶的系缆力进行了研究。研究结果表明,闸室内有系缆船舶时,船舶进、出闸的航行速度对系缆船舶的系缆力影响很大,进、出闸速度越快,其系缆力也越大。三峡船闸中,当水深5.5 m,闸室内有系缆船舶,大型船舶偏航进、出闸室时,为保证船舶停泊安全,航行船舶的进、出闸速度宜小于0.5 m/s。     

基于裂隙网络模型的地下水数值模拟误差分析

以二维裂隙网格中地下水流动数值模拟问题为例,分析了其模型误差、观测误差和计算误差。首先给出了该二维地下水问题的解析解,然后详细讨论了数值模型的解法及其误差。计算结果表明,线素法较有限元法误差更小,同时求解大型线性方程组时,应采用置大数法。最后以裂隙宽测量为例,讨论了观测误差对水头计算结果的影响。分析认为,前期准确可靠的地质勘察,是后期提高数值模型模拟精度的前提条件和重要保证。     

Equivalent pipe algorithm for metal spiral casing and its application in hydraulic transient computation basedon equiangular spiral model简

For the metal spiral casing of water turbines, a new equivalent pipe algorithm is developed based on the idea of equiangu-lar spiral. Prototype tests and computations are carried out to investigate the hydraulic transient characteristics. The computation re-sults by using the new model are in a good agreement with the prototype test data with respect to the maximum speed of the tur-bine-generator unit, the maximum water hammer pressure in the spiral casing and the maximum vacuum in the draft tube. The propo-sed method is a significant improvement over the conventional algorithm with the accuracy increased and the error reduced by about 3%.     

兴波阻力数值预报方法研究及其在集装箱船船型优化中的应用

集装箱船作为一种中高速船,其兴波阻力在总阻力中所占比例较高。从某种意义上讲,船型优化就是寻求最小兴波阻力的船型。本文采用基于势流理论的面元法预报集装箱船的兴波阻力,对两种计算兴波阻力的方法进行了研究比较：第一种是改进的Dawson方法,传统的Dawson方法采用静水面上的叠模流线网格,而改进的Dawson方法是采用静水面上的贴体网格来计算兴波阻力;第二种方法是单模流动法。文中利用这两种方法计算了两条集装箱船,通过和试验值比较,发现这两种方法在设计航速附近的一定范围内都能正确地识别船型变化对兴波阻力的影响,验证了这两种数值预报方法都可以用于船型优化。但是改进的Dawson方法的计算结果更接近实验值,因此改进的Dawson方法更适用于船型优化。