垂直升船機(jī)船舶進(jìn)出船廂水動力學(xué)數(shù)值模擬研究.pdf

1、垂直升船機(jī)在設(shè)計(jì)過程中，為了降低升船機(jī)電氣拖動系統(tǒng)的功率和減少工程造價(jià)，在滿足設(shè)計(jì)船型尺度和貨運(yùn)量的前提下，總是把承船廂尺寸和廂內(nèi)水深減小到最低限度，因此承船廂的斷面系數(shù)一般很小，船舶進(jìn)出船廂時(shí)的阻塞效應(yīng)十分明顯，船廂內(nèi)的水面波動十分顯著，進(jìn)而影響到升船機(jī)的運(yùn)行安全。目前國內(nèi)外對船廂水動力學(xué)的研究多以物理模型試驗(yàn)為主，針對船舶進(jìn)出船廂過程中廂內(nèi)水面波動的數(shù)值模擬研究相對較少。
　　本文以長江上某升船機(jī)為參考研究對象，基于FLUEN

2、T流體力學(xué)數(shù)值模擬軟件，通過建立船舶進(jìn)出船廂這一過程的數(shù)學(xué)模型，采用RNGκ-ε雙方程紊流模型，自由水面利用VOF法技術(shù)，并通過C語言編寫的UDF程序來定義船舶的運(yùn)動，模擬計(jì)算了不同船舶航速、不同船廂水深下，船舶進(jìn)出船廂過程中廂內(nèi)的水體運(yùn)動，得到以下結(jié)論:
　?、俅瑤麅?nèi)水面波動與船舶進(jìn)廂、出廂之間的關(guān)系。船舶駛出船廂的過程中，廂內(nèi)發(fā)生的水面降低值要大于水面涌高值，而在船舶駛進(jìn)船廂的過程中，廂內(nèi)發(fā)生的水面涌高值要大于水面降低值。船舶

3、出廂是廂內(nèi)水面降低的控制性工況，船舶進(jìn)廂是廂內(nèi)水面涌高的控制性工況。
　?、诖瑤麅?nèi)水面波動與船舶航速、船廂水深之間的關(guān)系。在船舶出廂過程中，出廂速度的改變對廂內(nèi)水面降低值的影響要大于船廂水深對其產(chǎn)生的影響;但無論是船廂水深的改變還是船舶航速的改變，對廂內(nèi)水面涌高的影響均有限。在船舶進(jìn)廂過程中，進(jìn)廂速度的改變對廂內(nèi)水面涌高值的影響要大于船廂水深對其產(chǎn)生的影響;相較于船舶出廂時(shí)的情況，航速和船廂水深的改變對廂內(nèi)水面降低的影響有限。