船坞虹吸灌水系统水力特性研究.pdf

第30卷第6期 水道港 口 V01．30NO．6 Journalof andHarbor Dec．2009 2009年12月 Waterway 船坞虹吸灌水系统水力特性研究 王常红1，高学平z (1．交通部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室，天津300456； 2．天津大学建筑工程学院，天津300072) 摘要：船坞蛆吸灌水与阀门灌水、短廊道灌水相比具有结构简单、防冰防沙、断流迅速等优点。针对山东 威海造船厂拟建5万t造船坞t程中虹吸灌水系统进行了物理模型试验。设计方案主要研究了虹吸灌水 正常工作所需时间、虹吸驼峰处最大负压、虹吸灌水流量系数及水流流态等。由于原方案的驼峰最大负压 超过规范要求，水流流态不稳，采用增大驼峰断面面积和增加整流墩等方法对原方案的体型进行了修改， 在此基础上提出了驼峰处负压均符合规范要求、灌水时间合理的优化方案。 关键词：船坞；流量系数；负压；流态 中图分类号：U673．33 文献标识码： A 文章编号：1005—8443(2009)06—0426—04 船坞灌水方式有短廊道灌水、坞门孑LEl灌水和虹吸灌水等形式。本文主要针对山东威海造船厂5万t造 船坞灌水过程中虹吸流道水力特性进行物理模型试验研究。山东威海造船厂拟建的造船坞采用“一条半”造 船法¨】，坞顶标高4．85m，造船坞长369m，宽50111，坞底标高一6．9 m。船坞灌水系统采用单侧虹吸灌水形 式。灌水时利用真空泵抽气引水，断水时利用驼峰处的真空破坏阀。模型按重力相似准则(佛汝德准则)设 计，采用正态模型，几何比尺AL-20，灌水流道用有机玻璃制作。 1虹吸灌水系统试验方案 mxl．5 (1)原设计方案。原设计方案(方案一)如图1所示，进口断面为40m(宽X高)，扩大喇叭口断面 rex3．0 80 0 为5．5 m，驼峰底高程4．85m、驼峰顶高程5 m、断面为4rex0．95m，流道断面沿垂向初始高度为 图1方案一灌水流道剖面图(长度单位：nlnl；高程单位：m) of Profile channelfor 1 Fig．1 irrigation plan 收稿日期：2009-06-04；修回日期：2009-07—15 作者简介：王常红(1981一)，女，山东省诸城市人，助理研究员，从事港口航道工程研究。 1-)，female，assistant Biography：WANGChang-hong(198 professor． 2009年12月 王常红，等船坞虹吸灌水系统水力特性研究 427 1．50in，随流道弯曲，驼峰断面处垂向高度达最小值为0．95m，其后逐渐恢复至1．50m。 (2)优化方案。优化方案(方案二)如图2所示[2]，为改善原设计方案中驼峰断面负压过大的问题，驼峰底 高程降至4．35 m，驼峰顶高程设为5。85m。灌水流道沿程垂向高度恢复至1．50m，即流道沿程断面全部为4．0 mxl．5 m。为改善流道出口速度不均匀的状况，在廊道内增设整流墩；增加进水口淹没深度，避免产生漩涡。 图2方案二灌水流道剖面图(长度单位：舢·；高程单位：m) Profileof channelfor 2