淤泥水域航行船舶水动力数值分析研究

作者：钱志鹏; 冀楠; 舒麟棹; 杨光; 万德成

来源：水动力学研究与进展A辑, 2022, 37(05): 607-616.

DOI：10.16076/j.cnki.cjhd.2022.05.001

• 浅水
• 三相流
• Herschel-Bulkley本构模型
• 淤泥
• 富裕水深

为了减少航行限制，避免过度疏浚，PIANC提出了“海底(nautical bottom)”的概念，将淤泥层作为通航深度的一部分处理。因此，淤泥性质和富裕水深(under keel clearance,UKC)作为主要参数值得关注。该文首先将改进的Herschel-Bulkley本构模型引入流场计算中，用来模拟淤泥的非牛顿流体流变行为，从而建立了气-水-淤泥三相流体数值模型，再以标准船模KRISO Container Ship (KCS)为研究对象，选取淤泥密度、UKC和船速作为相关参数，进行淤泥水域航行船舶的水动力和流场特性分析。研究表明：随着淤泥密度的增大和富裕水深的减小，总阻力系数和摩擦阻力系数呈增大的趋势；低航速(Fr=0.05)状态下，摩擦系数受淤泥密度影响变化显著，且观察到死水效应；泥层的存在对船舶垂向受力的发展起一定的阻碍作用；淤泥密度和富裕水深对内波和自由表面波波高的影响并不一致。

• 单位
  建筑工程学院; 重庆交通大学; 上海交通大学