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船舶尾流作用对抛石基床冲刷稳定性的影响研究

原文作者:
  张宝华,王元战,孙建军
发布时间:
  2014-08-12
来    源:
  交通部天津水运工程科学研究所,天津大学
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摘要:文章提出了抛石基床块石理想排布状态的二维模型,并通过有限元软件对抛石基床的冲刷问题进行了数值模拟。采用ADINA 软件建立二维数值模型,针对船舶尾流的分布特点,计算分析抛石基床在船舶尾流作用下的起动流速,得出抛石基床在尾流作用下的冲刷机理,并拟合得到抛石基床块石的起动流速经验公式。
    抛石基床是重力式码头或直立式防波堤的基础。近年来,作业船舶的大型化、高速化和操作性能的提高给港口工程建设和运营管理提出了新的课题,如大型拖轮和滚装船螺旋桨产生的水流对水工建筑物抛石基床的冲刷问题。目前,重力式码头的抛石基床出现了被大水流掏空的重大安全隐患。20 世纪70 年代以来,伴随着引擎功率大幅提升,我国到港船舶也日趋大型化。特别是近年来,各港口都在增大船载吨位,大多需要大型拖轮协助调头或靠泊码头作业。因而,各港口的港作拖轮马力越来越大,螺旋桨的推力及尾流流速也越来越大。大型船舶尾流流速超过了10~100 kg 块石的起动流速,导致螺旋桨射流冲刷基床而损坏码头。然而,设计规范未涉及港作大拖轮或尾直式滚装船对抛石基床冲刷破坏的工况,也没有相应防范措施。规范的不足客观上造成了设计的缺陷,因此有必要对此展开研究。
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