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| 当今社会疏浚工程越来越多，挖泥船是现代疏浚工程中重要的疏浚工具，但是在某些特殊的工作环境中，比如说比较狭窄的深槽、深潭，或者是管线、隧道处的整平工作，机械式挖泥船则不是十分的适合。在这种情况下，工程上一般采用水力式清淤船（射流清淤船）来完成清淤工作。它是通过一定数量的喷嘴将大量的低压水注入泥沙中，在水流诱导的作用下将泥沙输送到指定的位置。这种水力式清淤船适合于小型工程项目，它对工作环境有严格的要求，清淤地点处的泥沙粒径应在指定的范围之内，它的优点是可以大大降低工程成本，工作过程中可操纵性强，并且对于环境没有太大的影响。射流清淤船的概念最早由荷兰工程师VanWezenbeek提出，并且在二十世纪八十年代投入生产。我国学者针对黄河潼关河段的清淤条件，在二十世纪九十年代末也提出了使用射流清淤船来完成黄河潼关河段的清淤工作，并且研制和建造了5艘射流船。本文在此背景下，结合国外射流清淤船的研究进展，对射流清淤船的方案设计、船舶在波浪中的运动响应、输水管道压力损失和动力设备的选型以及清淤船的清淤效果进行分析和研究。文章首先以某一多功能辅助作业船为母型船，根据国内外已建造的射流清淤船的特点以及工作要求，提出了最新发展的射流清淤船船型方案，并依次开展了主要尺度的确定、船艏艉型线设计、总布置设计、舱容设计以及重量重心估算等工作，为后续的船舶运动分析提供一个明确的研究对象。接着本文运用ANSYS中的AQWA模块对射流清淤船在波浪中的运动进行了分析，给出了波浪对船舶运动的影响。本文的第二个重点工作是分析射流清淤船输水管道的阻力损失以及动力设备的匹配。文章从喷嘴入手，分析了不同的喷嘴形状、喷嘴间距以及喷嘴长度等因素对输水管道压力损失的影响，运用Fluent进行比较分析，定性地给出输水管道压力损失最小时的喷嘴参数的选取，并确定了配套动力设备的选型。论文分析了输水管道的阻力损失，并对喷嘴布置与型式进行优化，为射流清淤船的设备配置提供了理论指导，并在一定程度上降低了射流清淤船的作业能耗。最后，通过射流冲刷机理以及河流输沙理论的分析，结合前人所做的试验，说明不同的喷嘴入射角、喷嘴提升高度对泥沙冲刷的影响，并且对射流船的经济性和环境影响给出评价。 |
文档标签:
流体力学
