為了防止海底管纜受到人為和自然環(huán)境損害,目前廣泛采用射流挖溝機對管纜進行海底開溝埋設。針對射流挖溝機噴沖臂的形狀設計和優(yōu)化的問題,本文探討了不同設計方案對噴嘴流速的影響。在相同入口壓力條件下,考慮管道沿程損失和不同深度的噴嘴出口處的靜壓,采用理論分析和計算流體力學數(shù)值模擬相結(jié)合的方法進行噴沖臂形狀設計。建立了一個有效的噴沖臂內(nèi)部流動問題的數(shù)值模型,基于該模型計算了自主設計的3種噴沖臂內(nèi)部流動并得到了最優(yōu)噴沖臂設計方案。研究結(jié)果為今后射流挖溝機的研發(fā)提供了參考。 

【文章來源】：哈爾濱工程大學學報. 2020,41(02)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

設計溝型截面

V1.0版噴沖臂

本文采用STAR-CCM+流體計算軟件對噴沖臂的內(nèi)部流動進行CFD數(shù)值模擬。計算采用隱式非定常求解器,物理模型為可實現(xiàn)的k-ε湍流模型[14],考慮重力,設置壁面粗糙度為0.1×10-3 m。給定參考壓力為20 m水深處靜水壓強。網(wǎng)格劃分結(jié)果與邊界條件設置如圖3所示。噴嘴處設置為壓力出口(考慮水深差帶來的出口壓強變化,不同噴嘴出口處根據(jù)高度變化設置不同的當?shù)貕毫?,管道入口依據(jù)水泵揚程設置壓力入口(總壓取0.6 MPa,為母船到管道口之間的沿程和局部損失留出壓頭余量),取穩(wěn)定段的結(jié)果進行分析,數(shù)值模擬噴沖臂速度流線圖見圖4,圖中也展示了2類噴嘴的出口流速分布,可以看出噴嘴出口處速度分布是比較均勻的。但是,噴嘴與主管道連接處延伸長度過大,底部噴嘴易被土體磨損打壞,因此下一步優(yōu)化方向是直接將噴嘴連接到主管道上。圖4 V1.0噴沖臂速度流線圖

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3252126