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摘要
抛石基床遭螺旋桨射流冲刷破坏而危及码头使用安全,是近几年码头检测评
估工作中的新问题,国内港口、海岸设计规范并未考虑船舶尾流作用对抛石基床
的冲刷影响。
本文利用 CFD 软件 FLUENT 的强大计算功能,考虑到船舶进(离)港过程、
吃水深度和启动功率三个因素相互组合条件下,模拟出螺旋桨射流场在码头岸壁
和基床底面作用下的演变过程,得出射流场发展规律;在螺旋桨射流理论的基础
上,总结出不同工况下基床表面最大冲刷流速的经验公式;分析螺旋桨射流对抛
石基床的冲刷机理。
本文的主要研究工作有以下几个方面:
1. 分析国内外学者在螺旋桨射流理论研究中取得的成果,掌握螺旋桨射流
流速发展的经验公式的基本形式。
2. 在螺旋桨三维模型的基础上,利用计算流体力学软件 FLUENT 分别建立
海底条件为暗基床、明基床(或混合基床)的三维数值模型。
3. 在暗基床条件下,通过数值模拟研究码头岸壁和基床底面两个边界条件
对螺旋桨射流流场分布和流速变化的影响,分别对船舶进(离)港过程、吃水深
度和启动功率三个因素各自及相互组合工况进行数值模拟,得出码头岸壁和基床
底面对螺旋桨射流的影响规律,总结出基床表面的最大冲刷流速及其位置的经验
公式。
4. 在明基床条件下,根据螺旋桨与海底的距离,将螺旋桨射流的影响区进
行了重新划分,考虑船舶进(离)港过程、吃水深度和启动功率三个因素,对螺
旋桨射流流场和流速的演变过程进行数值模拟。根据数值模拟结果,得出码头岸
壁和明基床对螺旋桨射流的影响规律,总结出基床肩头位置最大冲刷流速、基床
表面最大冲刷流速及其位置的经验公式。
5. 螺旋桨射流对抛石基床的冲刷机理,根据码头基床形式的不同,主要分
为直接冲刷和回流冲刷两大类。直接冲刷一般出现在明基床或混合基床的肩头位
置,而回流冲刷在各种基床形式中均有出现。一般情况下,基床受水流冲刷的影
响因素为螺旋桨位置、转速以及螺旋桨与基床表面的相对高度等。
关键词:螺旋桨射流基床形式流速分布经验公式冲刷机理
ABSTRACT
Rubble Bed was damaged by the erosion of propeller jet, which threatened the pier
use of safety. It was a new problem in the field of pier detection and evaluation in
recent years, while domestic ports, coastal design specifications did not consider the
role of ship wake of the rubble bed erosion.
This paper, making use of the CFD software FLUENT puting
capabilities, taking the ship into (off) Port process, draft and starting power three
factors into account, simulates a propeller jet field in the process of the quay wall and
the base of the bed surface, es to the law of development of the jet field;
based on the propeller jet theory,