船坞竖井闸灌水廊道水力特性的数值模拟研究

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短廊道灌水是利用坞室内外水位差来向船坞内输水的一种灌水方式,相对于其他灌水方式而言具有施工简单、工程量小、成功把握性较大等优点,并在国内外很多造船厂得到广泛应用。因为廊道内的水流流动十分紊乱,所以在廊道设计完成之后需对其进行水力模型试验,以检验阀门后负压、灌水时间、灌水流量系数等水力指标能否达到要求,如若不能需对廊道进行改良并重新进行试验。   本文描述与总结了各种灌水廊道的适用条件与优缺点,并在辽渔2万吨级修船坞竖井闸阀灌水廊道模型试验的基础上,对该廊道阀门后设置弯管的作用及阀门后负压进行了分析,并且针对原方案与设置过墙孔后的修改方案的流量系数进行了对比分析,得出修改方案对廊道的流量系数影响不大的结论。   本文主要采用Revnolds平均法和RNG k-ε两方程模型对竖井闸阀灌水廊道进行了三维数值模拟,压力与速度的耦合采用SIMPLE算法,并在此基础上运用数值计算的方法对廊道的流量系数进行了求解,并与试验值相对比,在单廊道情况下流量系数的计算值与实验值的吻合非常好,因此采用数值计算的方法对不同水位下廊道的灌水流量系数进行估算是可行的。文章还对廊道内的流场与压强进行了分析,不同水位下廊道各点压强的计算值与实测值吻合较好,与此同时通过数值模拟可以有效的预测阀门处气蚀的产生。本文最后分析了廊道内的湍流动能与湍流动能耗散率的分布,得出水流动能主要在进水井内消刹的结论。
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