水动力特性

金塘水道水动力特性分析摘要：金塘水道位于杭州湾湾口南翼，是杭州湾与外海水沙交换和潮流输移的重要通道，潮流是维持潮汐通道的动力。

本文依据历史资料，并结合近几年的水文泥沙资料对金塘水道的水流泥沙特性进行分析研究，以便更好地掌握其水动力特性，为工程实践提供理论基础。

关键词：金塘水道；潮汐通道；潮流；泥沙；往复流1 引言金塘水道位于金塘岛与浙江宁波大陆之间，是一条由潮流的长期冲蚀作用形成的峡道型潮汐通道[1]，水道呈SE—NW走向，宽3~6km，长10余km，中部北仑山与金塘岛之间的断面最窄，逐渐向两端放宽，西侧与杭州湾甬江口相接，向东与穿山水道，螺头水道，册子水道汇于大榭岛，水道交错，流路复杂，且存在回流及绕岛环流。

水道内水深分布为东北深，西南浅，变化梯度大[2]，水深大于50m的深槽呈“s”型贯穿整个水道[3]，且深槽边坡上存在暗礁和残丘，地形复杂。

金塘水道是连接杭州湾与外海的潮汐通道之一，且由于其峡道地形，水道内水深条件优良，是大型船舶进出宁波—舟山港的重要通道，近年来大量的海岸工程建设使得水道的纳潮量减小，导致浅滩加速淤长，不利于深水航道的通航，因此，本文根据北仑港区两个测点（2001年1月大、中、小潮），北仑电厂六个测点（2004年11月大潮、小潮），北仑电厂六个测点（2011年9~10月大、中、小潮），北仑港区4个测点（2012年6月大潮、小潮）的实测水文泥沙资料对金塘水道的水流、泥沙特性进行研究分析，可以为港区的建设以及航道的维护提供科学依据。

2 潮汐外海潮波经螺头水道以及穿山水道在大榭岛处分成两股，一股向西经金塘水道进入杭州湾，另一股向西北经册子水道，又分成两支从西候门和富翅门水道进入杭州湾[4]，传入金塘水道的潮波以M2分潮为主，由于受到低频流以及地形的影响，该分潮在浙江近海自南向北递减，造成本海区潮波特性不同于杭州湾和浙江其他海区，北仑山附近潮波为复合前进波[5]。

本海区潮汐类型主要为不规则半日混合潮，潮差小，根据北仑电厂潮位站2004年11~12月一个月左右的潮位资料统计，平均潮差2.01m，最大潮差3.86m，属于弱潮海区。

底流消力池水动力荷载特性研究底流消能主要通过表面旋滚与底部主流的强烈紊动掺混过程消杀能量,是水电站泄水建筑物常用的水力消能方式。

底流消能以其流态稳定、消能效果好、冲刷轻微、雾化范围小、对地质条件适应性强等优点在高坝工程中的应用受到越来越多的关注。

但由于其底部主流流速较高、水流条件复杂,到目前为止,水动力荷载与防护结构稳定性之间的内在关系不十分清楚,工程实际中屡屡发生消力池底板泄洪破坏。

因此,深入研究底流消能的水动力荷载特性具有重要的理论意义和工程应用价值。

本文依托某工程1:50跌坎消力池和某工程1:80宽尾墩消力池两个水工模型对底流消能进行了水动力荷载系统试验研究,主要内容如下:(1)基于模型试验对消力池底板脉动压强和上举力进行研究,得出了脉动压强、单位面积上举力与总水头的关系;对跌坎消力池与传统消力池进行对比,给出了跌坎消力池对脉动压强和上举力的降低幅度。

(2)对消力池底板和边墙的脉动压强和整体荷载进行研究,得到了消力池底板和边墙板块的脉动压强点面转换系数以及最大上举力与脉动压强的关系;提出以脉动压强为参数的底流消力池防护结构稳定的评估指标。

(3)对消力池中线底板、边墙板块、陡槽板块尺度对上举力的影响进行了研究,在试验范围内建立了消力池底板尺度、脉动压强空间积分尺度与上举力的关系,给出了优选板块尺度的参考指标。

(4)针对板块四周止水完全破坏的极限情况,研究了消力池底板下表面与基岩之间缝隙的贯通程度对上举力的影响。

(5)对消力池底板块各种止水完好程度对上举力影响进行了研究,以板块四周止水完全破坏时的上举力为基准,给出可能出现的最大上举力的增加幅度;并对以后进行水动力荷载试验时预测可能出现的最大上举力提供参考。

(6)基于模型试验研究了宽尾墩对消力池水动力荷载的影响,并给出宽尾墩对不透水底板和透水底板的下表面脉动压强及上举力的影响程度。

(7)对透水底板透水孔内的脉动压强特性进行研究,得到透水孔内任意两点脉动压强相关系数的取值范围;从幅值特性和频谱特性两方面就孔内各点的脉动压强与相同位置上表面的脉动压强进行了对比。

水上飞机水动特性水上飞机水动特性0 u； L。

G＊ V' F3 u9 k水上飞机在水面运动时所承受的水动力的规律和性能。

水上飞机不仅应具备普通飞机的空气动力特性，还要保证在水面起飞、降落和水面航行的水动特性。

20世纪30年代为水上飞机的全盛时期，水动力学已发展到比较完善的程度。

50年代以来，随着飞机增升技术的发展，边界层控制技术被应用于水上飞机，从而减轻了水动载荷,改善了水动力性能。

同时通过水动力的研究，在增大水上飞机船身（浮筒）的长宽比和断阶整流以及抑波技术等方面作的努力，也已经取得了显著的成效。

水上飞机的水动特性包括水静力特性和水动力特性。

～— Q＄｜" X）t2 M2 W＊ L4 Y水静力特性水上飞机在水面停泊、拖曳、漂浮和航行等静止和低速运动状态时的特性，主要包括浮性、静稳定性、抗沉性和回转性.浮性在水面上维持浮态的能力。

水上飞机在水面停泊和航行时，表面所承受的水静压力的合力（铅垂向上)又称浮力.按照阿基米得原理，浮力大小等于水上飞机船身（浮筒）所排开的水的重量，浮力的作用点（浮心）为排开水的体积重心。

静稳定性水上飞机因受外力作用而失去平衡产生倾斜，外力消除后水上飞机恢复初始状态的能力.静稳定性包括纵向和横向两种。

船身式水上飞机翼下的支撑浮筒就是为了增加横向稳定性而设置的。

抗沉性水上飞机的船身（浮筒)内有若干个水密隔舱，其数量多少和空间大小依使用要求而定，水上飞机在几个水密舱破损之后仍具有足够的浮力而不沉没，这种防沉的能力称为抗沉性。

, \+ e9 m/ S7 y9 W8 a D 回转性水上飞机在水面作回转运动的能力。

水上飞机一般靠水舵在水面上回转，但多发动机的水上飞机也可以利用两侧发动机的拉力差来实现水上回转.水动力特性水上飞机起飞和降落过程中的水动阻力、纵倾角、升程等运动参数随速度变化的规律。

这些运动参数与水上飞机的空气动力特性共同决定水上飞机起飞降落过程中的飞机水动力特性。

第30卷第1期水下无人系统学报 Vol.30 No.1 2022年2月 JOURNAL OF UNMANNED UNDERSEA SYSTEMS Feb. 2022收稿日期: 2016-11-19; 修回日期: 2016-12-18.作者简介: 杨壮滔(1993-), 男, 硕士, 工程师, 主要研究方向为水中兵器总体设计[引用格式] 杨壮滔, 张镇, 何文生, 等. 水下无人平台动态布放UUV 过程水动力特性[J]. 水下无人系统学报, 2022, 30(1):115-121.水下无人平台动态布放UUV 过程水动力特性杨壮滔, 张 镇, 何文生, 邵永勇, 赵荣华, 马滇滨(中国船舶集团有限公司 第705研究所昆明分部, 云南 昆明, 650118)摘 要: 无人水下航行器(UUV)在无人平台动态布放时易受平台航行的干扰, 因此对水下无人平台动态布放UUV 过程水动力特性研究极为重要。

文中基于雷诺平均法和-k ε湍流模型, 使用重叠网格并结合多参考系模型, 建立了一种适用于研究动态布放与双体分离的数值水池。

通过开展典型算例研究, 将仿真结果与标模试验结果进行对比, 结果表明: 该方法仿真误差小于8%, 精度满足工程应用需求。

进一步使用该方法对大型水下无人航行平台动态布放UUV 进行仿真, 对该状态下UUV 水动力参数进行预报, 并与自由航行状态参数进行对比, 结果表明: 布放状态下, UUV 操作性较自由状态明显减弱, 对布放过程与控制策略设计具有一定的指导意义。

关键词: 无人水下航行器; 动态布放; 双体分离; 重叠网格; 多参考系模型; 水动力特性中图分类号: TJ630; TB71.2 文献标识码: A 文章编号: 2096-3920(2022)01-0115-07DOI: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022.01.015Hydrodynamic Characteristics of UUV during Dynamic DeploymentProcess of Underwater Unmanned PlatformYANG Zhuang-tao , ZHANG Zhen , HE Wen-sheng , SHAO Yong-yong ,ZHAO Rong-hua , MA Dian-bin(Kunming Branch of the 705 Research Institute, China State Shipbuilding Corporation Limited, Kunming 650118, China) Abstract: Unmanned undersea vehicles(UUVs) can be easily interrupted by platform navigation during the dynamic deployment of unmanned platforms. Thus, it is important to study the hydrodynamic characteristics of UUVs during this process. Based on a solution of Reynolds-averaged Navier-Stokes equations with the -k εturbulence model, a numerical pool suitable for the study of the dynamic distribution and separation of multi-reference frame was established using overlapping grids and a multi reference frame model. A typical example study was compared with simulation results, and a model test was carried out. The results showed that the simulation error of this method was less than 8%, and the ac-curacy met the requirements of engineering applications. Finally, this method was used to simulate the dynamically de-ployed UUV from a large, unmanned platform, predict the hydrodynamic parameters of the UUV at this state, and make a comparative study with the parameters of a free navigation state. The results showed that the operability of the UUV in the deployment state was significantly less than that in the free state. The results of this study aid in the deployment process and control strategy designs.Keywords: unmanned undersea vehicle(UUV); dynamic deployment; catamaran separation; overlapping grid; mul-ti-reference frame(MRF); hydrodynamic characteristic. All Rights Reserved.2022年2月 水下无人系统学报 第30卷0 引言 无人水下航行器(unmanned undersea vehicle, UUV)一般由潜艇和水面船只携带抵达作战海域[1]。

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 4 期深度调峰锅炉水动力特性分析庞力平1，袁虎1，丘文生1，段立强1，李文学2（1 华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京 102206；2 国家能源集团山东分公司，山东 济南 250014）摘要：依据某600MW 超临界机组锅炉的水冷壁结构特性，将水冷壁系统中的各种进出口集箱及复杂的并联管简化为压力节点及流通回路从而建立水冷壁的水动力计算模型及壁温计算模型。

针对锅炉在BMCR 负荷、30%BMCR 设计负荷及深度调峰提高压力运行时的30%BMCR 负荷进行水动力计算及壁温计算，得到了提高工作压力前后在30%BMCR 负荷时的水冷壁流量分配及金属壁温沿管内工质流动方向的分布趋势。

分析结果表明，提高压力后垂直管屏流量分配由负响应特性转变为正响应特性，有利于垂直管屏安全性。

锅炉水冷壁在深度调峰提高压力运行30%BMCR 负荷下，水动力特性和壁温峰值均处于允许范围之内，运行压力的增加提高了锅炉低负荷运行垂直水冷壁的安全性，可以作为提高锅炉深度调峰水冷壁水动力循环安全性的运行方案。

关键词：超临界锅炉；气液两相流；水冷壁；深度调峰中图分类号：TK222 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）04-1708-11Hydrodynamic characteristics during peaking operation in utility boilerPANG Liping 1，YUAN Hu 1，QIU Wensheng 1，DUAN Liqiang 1，LI Wenxue 2(1 School of Energy, Power and Mechanical Engineering, North China Electric Power University, Beijing 102206, China;2Shandong Company, CHN ENERGY Investment Group Co., Ltd., Jinan 250014, Shandong, China)Abstract: According to the structural characteristics of the water wall of a 600MW supercritical unit boiler, various headers and complex parallel pipes in the water wall system were simplified and equivalent to pressure nodes and flow circuits to establish the hydrodynamic calculation model and metal temperature calculation model for the water wall system. Hydrodynamic calculation and metal temperature calculation were solved for the boiler in Boiler Maximum Continuous Rating (BMCR) load, design 30% BMCR load and 30% BMCR during deep peak shaving operation. The flow distribution of the water wall, pressure of each header and the metal temperature of the pipe along the direction of the working fluid flow under the initial constant pressure was increased before and after the 30% BMCR load was obtained. The calculation results showed that the flow distribution of the vertical tube panel changed from negative response to positive response after the initial constant pressure was increased, which was conducive to the safety of vertical tube screens. Under the three loads, the peak metal temperature of the boiler water wall was within the allowable range, and the water wall was safe and reliable. The increase in operating pressure improved the safety of the vertical water wall under lower load operation.Keywords: supercritical boiler; gas-liquid flow; riser; peaking operation研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1143收稿日期：2022-06-17；修改稿日期：2022-12-01。

月池水动力特性及其对船舶运动的影响研究邹康;桂满海;罗良【摘要】针对某深水多功能水下工程船,运用模型试验方法开展月池的水动力特性及其对船舶运动的影响研究.研究结果表明,该船的月池对外界波浪具有较好的屏蔽作用,月池内波面相对升高与船外相比明显降低,但其对船舶运动的影响有限.此外,从月池内波面相对升高的响应谱来看,月池内水体的振荡具有明显的双峰特性,而月池自激振荡对月池内相对波面升高的影响非常显著.从能量的角度对自激振荡的影响程度进行定量分析,研究成果有助于定量分析月池的振荡特性并为该类月池的设计提供参考.【期刊名称】《船舶与海洋工程》【年(卷),期】2017(033)005【总页数】5页(P59-63)【关键词】月池;水动力特性;船舶运动;模型试验【作者】邹康;桂满海;罗良【作者单位】上海船舶研究设计院,上海 201203;上海船舶研究设计院,上海201203;上海船舶研究设计院,上海 201203【正文语种】中文【中图分类】U661.1对于大多数水下作业工程船而言，为便于开展水下作业及保护相关作业设备和人员的安全，往往会在船体上开设若干个月池。

设计合理的月池通常能有效屏蔽外部波浪的作用，降低月池内波面的相对运动，使作业设备和人员出入水更加安全。

月池内水体的运动一般有活塞运动和晃荡运动2种形式，其中：活塞运动在月池深度方向上进行；晃荡运动在月池水平方向上[1]进行，通常在水平尺寸较大的长月池中较为显著。

月池运动的固有频率主要受船舶吃水、月池尺寸及阻尼等因素的影响。

目前，研究月池水动力特性的方法主要有模型试验、理论研究和数值计算等。

1) 在模型试验方面：FUKDA[1]通过试验研究月池内流体的运动方式，同时将试验与理论相结合提出一个计算月池垂向活塞运动固有频率的经验公式，该公式至今仍被广泛采用；KAWABE等[2]基于模型试验和理论方法研究钻井船在波浪条件下的月池内波面升高，通过在月池壁面上引入人工阻尼来考虑黏性阻尼的影响，计算结果与模型试验结果的吻合度较好；VEER等[3]采用模型试验方法研究月池对阻力的影响，指出晃荡运动对月池阻力的影响程度与活塞运动相同；姚熊亮等[4]研究不同来流下月池内的振荡特性，指出月池内部同时存在月池固有振荡和流体动力振荡。

世界桥梁2021年第49

卷第6

期(总第215

期)

World Bridges, Vol. 49, No. 6, 2021

(Totally

No. 215)

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深水浮式桥梁浮箱式承台水动力特性分析汤淼，

向升，

程斌

(上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，

上海200240)

摘要：为研究不同设计参数条件下深水浮式桥梁浮箱式承台的水动力特性,基于势流理论

，采用水动力软件AQWA对吃水

深度10 m、排水量21 000 m

3

的浮箱式承台开展数值模拟和参数化分析，研究承台截面形状(圆形、长方形、端部倒角形、端部

圆形、端部尖角形、椭圆形)、垂荡板、承台潜深等因素对其水动力特性的影响规律。结果表明：减小承台迎浪面尺寸、合理调整

承台截面形状可显著降低其横荡方向的波浪力，其中，椭圆形截面承台效果最佳;承台横荡波浪力随入射角增大会逐渐减小，

同一入射方向下各形状承台波浪力大小关系基本保持不变,可基于主入射角开展研究；垂荡板的设置可有效调整桥梁固有周 期，使其避开能量集中波浪周期域，从而减小桥梁运动响应;半潜式承台的受力和经济性均优于全潜式承台

。

关键词：浮式桥梁；浮箱式承台；势流理论;数值模拟；参数分析；

水动力特性

中图分类号：U44& 19

；U443.25；U441 文献标志码：A 文章编号：1671-7767(2021)06-0078-07

1引言

我国海岸线上分布着众多海湾和岛屿，随着区 域一体化建设的推进，跨海大桥作为跨越海湾、连接

陆岛的重要交通方式，近年来得到了蓬勃发展

。曾

甲华、郑和晖和周建强等口切围绕跨海大桥的结构设

计、施工技术、防腐蚀性能等方面开展了较为系统的 研究。然而，传统跨海大桥通过固定式基础承载于 地基，在宽水面、高水深海域面临着建造经济性与高 技术难度的双重挑战。深水浮式桥梁通过浮式基础 借助水浮力承载结构自重和交通活载，可避免传统 桥梁深水基础建设存在的困难，在此类海域的跨域 工程中具有显著优势，被认为是未来深水海域交通 建设的重要发展方向⑷。永久性浮式桥梁在美国、 挪威、日本等国发展较早，已建成数座代表性浮式桥 梁结构。为实现多处峡湾跨越，挪威学者正针对大 跨度缆索承重浮式桥梁结构开展深入研究顷。我国 在相关领域研究较少，目前尚无大型工程应用。深水浮式桥梁服役于海洋环境当中，长期承受 风、波浪、洋流等环境荷载的作用，其动力响应问题 是研究关注的重点之一。相关研究表明，基础的变 位将导致上部结构出现不可忽略的次内力和次变 形,甚至可能成为引发桥梁整体垮塌的关键原因⑷。 对于浮式桥梁，针对直接承受水动力荷载的浮式基 础进行水动力特性优化,以保证其位移刚度、减小基 础变位，对保障桥梁整体的动力响应和结构安全具 有重要意义。目前关于浮式桥梁动力性能的研究仍然不充 分，针对浮箱式承台水动力特性的研究鲜有报道。 姜海西等⑷提出了一种由浮箱式承台、张力腿系统 和锚固系统组成的浮式基础结构体系，