從進水過程的動態(tài)特性出發(fā),對比靜態(tài)板孔流動模型和動態(tài)板孔流動模型,提出了多因素聯合作用下的船舶艙室進水量預報模型.研究了流量系數的近似求解方法,給出了基于系統(tǒng)動力學特性的進水壓力確定方法以及考慮沿管路漏泄的艙室進水壓力損失擴展模型.構建了船舶艙室進水仿真計算程序,具備全時域動態(tài)調整外部環(huán)境影響因素的功能.給出了進水量預報模型的試驗驗證環(huán)境,結合試驗數據對仿真模型計算結果進行了檢驗.結果表明:融合航速、波浪、艙室進水反壓力和管路系統(tǒng)流阻等因素的模型相比簡化計算模型更適于分析時域長、進水條件復雜的情形,而艙室進水量簡化計算模型對于進水時間200 s以內的情形更為簡捷便利. 

【文章來源】：華中科技大學學報(自然科學版). 2020,48(11)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

典型狀態(tài)的艙室進水形式

步表示為totaldqμSp/ρdt；(11)2total0wp(ρHρH)1.12ρu/(2g)slwd0//()()d/()tdλτλρgHρqcA；(12)ww0HHcos(2πt/T)，(13)式中：wH為垂直于破口流線方向波浪高度；w0H為波高幅值；u為船舶實時航速；s(d/λ)為波浪系數，與吃水波長比sd/λ有關；lτ/(λ)為船長波長比系數，與船長波長比l/λ有關；c為艙容系數；Ad為艙室底面積．各個因素的聯系可形成進水流量動力學關系網絡圖，如圖2所示．根據波浪載荷影響[9]以及風、海流和波浪對漂浮物體載荷作用所給出的s(d/λ)曲線圖[10]，經4次多項式擬合可得出式(12)中系數s(d/λ)的近似曲線方程為ss3s4(d/λ)d/34.93(λ)36.41(d/λ)ss210.20(dλ)0./d/88(λ)0.88．(14)船長波長比系數lτ/(λ)與船長波長比l/λ的對應關系[10]可以表示為：當lλ./≤05時，lτ(λ)10/.；當l/λ分別為1.0，2.0和3.0時，lτ/(λ)對應取值分別為0.73，0.5和0.42；當lλ./≥40時，lτ(λ)04/.．圖2進水流量動力學關系網絡圖2.3基于系統(tǒng)動力學特性的破口壓力確定方法很多情況下船舶艙室進水沿通海管路進入艙內，這種本身不屬于船體破損，進水主要源于通海管路閥門關閉不嚴，系統(tǒng)轉換錯誤等，但本質上同屬于板孔進水擴展問題．此時艙內進水難于第一時間發(fā)現，進水原因分析過程中須對進水過程進行分析和仿真推理，這對于快速確定故障原因很有幫助，此過程須要充分考慮管路系統(tǒng)的沿程損失．

直管段和彎頭等部位的管徑為150mm；彎頭C1～C8當量長度為2.80m；閥件K1和K2當量長度為2.24m；直管段長度L1=4.0m，L2=1.0m，L3=1.0m，L4=6.0m，L5=7.5m，L6=3.0m，L7=2.5m，L8=3.0m，L9=6.0m，L10=2.5m，L11=1.0m；進水過程驗證艙室的長、寬、高分別為3.8，2.8，2.7m．3.3模型計算結果檢驗浸水試驗艙(圖4左側部分)的內部環(huán)境及布局如圖5所示．艙內放置有一定量的固定框架，通過液位傳感器采集艙內液位變化數據．實際淹艙后，水位到達溢流管口時間約為405s，進水深度(h)仿真程序計算結果、艙內試驗數據測量結果和壓差不變簡化模型計算結果如圖6所示．須要指出的是：不考慮壓差變化的簡化模型指的是艙內進水的深度產生的反壓力不計算在內的情形，這種計算方式廣泛應用于抗沉計算進水量預估決策過程中[13]．在緊急情況下，該快速求解數值方法由于適度增大了壓差，進而求得的進水量與實際相比略有增大，因此圖5浸水艙室內部環(huán)境及布局圖6進水深度仿真結果、測量結果和簡化模型計算結果圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]艦船損管模擬訓練系統(tǒng)中破損進水過程仿真[J]. 吳晞,韓曉光,李宇辰.  廣州航海學院學報. 2013(04)
[2]輸水管道水力損失的計算及其影響因素分析[J]. 王中.  吉林水利. 2012(09)



本文編號：3096816