船舶尾流作用下拋石基床塊石沖刷穩(wěn)定性研究.pdf

1、拋石基床是重力式碼頭和直立式防波堤的基礎(chǔ)。近年來,作業(yè)船舶的大型化和高速化發(fā)展,使得螺旋槳的推力以及尾流流速也越來越大。大型船舶尾流流速超過了10-100kg塊石的起動(dòng)流速,導(dǎo)致螺旋槳射流沖刷基床而致使碼頭損壞的情況大量增加。目前,已有不少重力式碼頭出現(xiàn)拋石基床被大水流沖刷掏空等局部破壞的現(xiàn)象,給碼頭泊位的使用帶來了嚴(yán)重的安全隱患。船舶尾流作用下拋石基床塊石穩(wěn)定性是工程實(shí)踐提出的課題,其中包含的流固耦合問題研究也具有重要理論意義。

2、>　　 本文主要工作包括以下幾方面:
　　 1.建立了拋石基床塊石沖刷模擬二維有限元模型,通過有限元軟件ADINA計(jì)算分析了水平面上單層塊石的起動(dòng)流速條件,并與現(xiàn)有理論成果作了比對(duì),驗(yàn)證了本文建立的有限元模型的可行性。
　　 2.提出了考慮塊石之間遮掩狀態(tài)影響的起動(dòng)流速修正公式。塊石之間不同程度的相互遮掩狀態(tài),對(duì)塊石的起動(dòng)流速條件有著較大的影響,本文綜合考慮這一因素和塊石形狀的影響,提出了一個(gè)起動(dòng)流速修正公式。

3、　　 3.為了研究碼頭岸壁建筑物附近的船舶尾流流場(chǎng)分布狀態(tài),運(yùn)用Flow-3D軟件建立了螺旋槳流場(chǎng)數(shù)值模型。結(jié)合重力式碼頭斷面形式和水深條件,不斷改變螺旋槳在水中的位置,包括離地面的距離和距岸壁結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)近。獲得了當(dāng)螺旋槳處于不同位置時(shí)尾流流場(chǎng)分布狀況,并對(duì)各種工況進(jìn)行了分析,確定了幾種比較容易導(dǎo)致拋石基床表層塊石起動(dòng)的工況。
　　 4.針對(duì)以上幾種容易引起塊石失穩(wěn)的工況,將三維流場(chǎng)分布的計(jì)算結(jié)果簡(jiǎn)化為二維模型中流速荷載條件,用