耙吸式挖泥船可利用耙頭上的高壓沖水裝置有效提高疏浚作業(yè)的工作效率,現(xiàn)有高壓沖水裝置管路的設(shè)計(jì)仍不完善,一些結(jié)構(gòu)亟待優(yōu)化。采用數(shù)值方法對(duì)某高壓沖水裝置進(jìn)行三維建模、模擬計(jì)算和分析,發(fā)現(xiàn)耙頭內(nèi)的高壓沖水管路中存在較多漩渦流,水力損失較大,導(dǎo)致耙頭施工時(shí)達(dá)不到理想的出口總壓,影響效率;針對(duì)這些問題,通過使用漸變管、圓倒角等方式改善管內(nèi)流動(dòng)。結(jié)果表明,優(yōu)化后的耙頭高壓沖水管路阻力損失減少,射流水速更高,沖水總流量提高約3%,出口總壓增大,破土能力提升,從而提高疏浚作業(yè)的效率。 

【文章來源】：水運(yùn)工程. 2020,(08)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

耙頭上高壓沖水管路結(jié)構(gòu)

采用fluent軟件的壓力基求解器來計(jì)算耙頭內(nèi)部高壓沖水裝置內(nèi)的流場(chǎng)壓力分布情況，其具體的設(shè)置為:在耙頭高壓沖水裝置入口處采用質(zhì)量流進(jìn)口作為進(jìn)口條件，其質(zhì)量流量設(shè)置為888.89 kg?s;出口采用壓力出口作為邊界條件，其靜壓值為0 Pa;管道壁面不考慮粗糙度的影響，采用無(wú)滑移壁面作為邊界條件，其粗糙度高度為0 m，粗糙度常數(shù)為0.5。對(duì)三維模型采用四面體網(wǎng)格進(jìn)行整體網(wǎng)格劃分，對(duì)于沖水支管和各噴嘴處的網(wǎng)格進(jìn)行局部加密，生成的網(wǎng)格總數(shù)均控制在1 100萬(wàn)個(gè)左右，原始耙頭的網(wǎng)格劃分如圖2a)所示;噴嘴處的局部加密如圖2b)所示。為了節(jié)約計(jì)算時(shí)間和計(jì)算空間，采用定常計(jì)算模擬耙頭內(nèi)部的流場(chǎng)，不考慮時(shí)間項(xiàng)的影響，在計(jì)算時(shí)速度和壓力的耦合采用SIMPLEC方法，壓力項(xiàng)以及動(dòng)量方程的離散則采用二階迎風(fēng)格式。計(jì)算結(jié)果的殘差收斂情況如圖3所示。當(dāng)計(jì)算到1萬(wàn)步時(shí)，進(jìn)出口的質(zhì)量流量不平衡誤差小于0.1%，可以認(rèn)為此時(shí)流場(chǎng)穩(wěn)定，計(jì)算收斂。

為了節(jié)約計(jì)算時(shí)間和計(jì)算空間，采用定常計(jì)算模擬耙頭內(nèi)部的流場(chǎng)，不考慮時(shí)間項(xiàng)的影響，在計(jì)算時(shí)速度和壓力的耦合采用SIMPLEC方法，壓力項(xiàng)以及動(dòng)量方程的離散則采用二階迎風(fēng)格式。計(jì)算結(jié)果的殘差收斂情況如圖3所示。當(dāng)計(jì)算到1萬(wàn)步時(shí)，進(jìn)出口的質(zhì)量流量不平衡誤差小于0.1%，可以認(rèn)為此時(shí)流場(chǎng)穩(wěn)定，計(jì)算收斂。3 數(shù)值模擬結(jié)果

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]耙吸挖泥船耙頭高壓沖水噴嘴改進(jìn)[J]. 逯新星,朱文斌.  水運(yùn)工程. 2019(07)
[2]中小型耙吸船高效疏浚粉土關(guān)鍵技術(shù)[J]. 朱時(shí)茂,錢杰寐.  中國(guó)港灣建設(shè). 2019(01)
[3]大型耙吸船高效挖掘黏土專用耙頭的研發(fā)[J]. 鄭金龍,石啟正,梁一凡.  水運(yùn)工程. 2018(09)
[4]淺析耙吸挖泥船新型高壓沖水裝置[J]. 鄭必前.  中國(guó)水運(yùn)(下半月). 2018(06)
[5]特大型耙吸挖泥船研制及工程應(yīng)用[J]. 王健,鐘志生,丁樹友.  水運(yùn)工程. 2017(08)
[6]耙吸挖泥船耙頭內(nèi)流場(chǎng)分析與優(yōu)化[J]. 鄭金龍,倪崇本,何炎平.  水運(yùn)工程. 2017(05)
[7]耙吸挖泥船耙頭固定體噴嘴流場(chǎng)特性數(shù)值分析[J]. 尹紀(jì)富,洪國(guó)軍,江帥,袁超哲,邢津.  中國(guó)港灣建設(shè). 2016(05)
[8]大型耙吸挖泥船系列化耙頭研發(fā)與應(yīng)用[J]. 孫守勝,肖博,林森,李章超.  中國(guó)港灣建設(shè). 2015(01)
[9]耙頭高壓沖水改進(jìn)技術(shù)[J]. 沈偉平,孫雪夢(mèng),趙學(xué),羅大偉,任云.  水運(yùn)工程. 2012(03)
[10]自航耙吸挖泥船耙頭模型試驗(yàn)研究[J]. 洪國(guó)軍,王健,林風(fēng).  中國(guó)港灣建設(shè). 2008(04)

碩士論文
[1]耙吸挖泥船疏浚作業(yè)控制參數(shù)優(yōu)化研究與應(yīng)用[D]. 曹點(diǎn)點(diǎn).江蘇科技大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3575211