拖航阻力估算模板

拖航阻力估算模板
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“xx轮”拖带“xx轮”拖航阻力计算依据:中国船级社《海上拖航指南》附录 2 海上拖航阻力估算方法:

1.海上拖航总阻力 R T可按以下经验公式计算:

R T=1.15[R f+R B+(R ft+R Bt)] KN

------被拖船的摩擦阻力,kN;

其中:R

f

R

------被拖船的剩余阻力,kN;

B

------拖船的摩擦阻力,kN;

R

ft

------拖船的剩余阻力,kN;

R

Bt

(1)被拖物的阻力按如下近似方法确定:

a、摩擦阻力

R f=1.67A1V1.83×10-3(kN)

b、剩余阻力

R B=0.147δA2V1.74+0.15v(kN)

船舶或水上建筑物的水下湿表面积,㎡;

式中:A

1

V 拖航速度,m/s (1 节=0.514m/s);

δ方型系数 0.8

A2浸水部分的船中横剖面积,㎡(舯剖面系数×船宽×吃水);

如无详细资料,可按如下方法求得:

其中:湿表面积A

1

正常船舶:A

= L(1.7d+δB)m2

1

=0.92L(B+1.81d)m2运输驳船、首尾有线形变化的箱型船:A

1

=L(B+2d)m2没有任何载重线型变化的箱型船及水上结构:A

1

式中:L,B,d 分别为船长、船宽、拖航吃水,m;

δ=方型系数 0.8

(2)拖船阻力R ft和R Bt可使用拖船的设计资料,如无资料也可按上述(1)的近似计算公式计算。

R f=

R B=

R ft=

R Bt=

R T=1.15[R f+R B+(R ft+R Bt)] KN= T

2.对于受风面积庞大的钻井平台或其他水上建筑,其拖航阻力尚应按下式计算,与R T取较大值:

∑R=0.7(R f+R B)+ R a + 1.15(R ft+R Bt) KN

式中:R f,R B,R ft,R Bt同上述计算

R a空气阻力,按下式计算:

R a=0.5ρV w2ΣCsA i×10-3 KN

其中:ρ空气密度,按1.22kg/m3计算;

V w风速,取20.6m/s

A i受风面积,按顶风计算;

Cs 受风面积A i的形状系数,取1.0

1.受风数据

受风面数据如下:

总宽: m 总高: m

2.空气阻力

Ra =0.5ρV w2ΣCsA i×10-3 KN

Ra= KN

总拖航阻力:

∑R=0.7(R f+R B)+R a+1.15(R ft+R Bt)KN= KN= T

∑R<或>Rt

因此拖航总阻力:∑R或Rt

结论:xx号系柱拖力xxT,在主机发挥85%功率的情况下,拖力为xxT,远大于拖航阻力xxT,根据《海上拖航指南》要求,满足此次拖航。

(完整word版)流体阻力系数

流体阻力系数 一个物体在流体(液体或气体)中和流体有相对运动时,物体会受到流体的阻力。阻力的方向和物体相对于流体的速度方向相反,其大小和相对速度的大小有关。 在相对速率v 较小时,阻力f的大小与v 成正比: f = kv 式中比例系数k 决定于物体的大小和形状以及流体的性质. 在相对速率较大以致于在物体的后方出现流体漩涡时,阻力的大小将与v平方成正比。对于物体在空气中运动的情形,阻力 f = CρAv v/2 式中,ρ是空气的密度,A 是物体的有效横截面积,C 为阻力系数。 物体在流体中下落时,受到的阻力随速率增大而增大,当阻力和重力平衡时,物体将以匀速下落。物体在流体中下落的最大速率称为终极速率,又称为收尾速率。对在空气中下落的物体,它的终极速率为: 如图

关键字:2.2.4 流体流动阻力的计算 流动阻力的大小与流体本身的物理性质、流动状况及壁面的形状等因素有关。 化工管路系统主要由两部分组成,一部分是直管,另一部分是管件、阀门等。相应流体流动阻力也分为两种: 直管阻力:流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而产生的阻力; 局部阻力:流体流经管件、阀门等局部地方由于流速大小及方向的改变而引起的阻力。 1. 流体在直管中的流动阻力 如图1-24所示,流体在水平等径直管中作定态流动。 在1-1′和2-2′截面间列柏努利方程, 因是直径相同的水平管, 若管道为倾斜管,则 由此可见,无论是水平安装,还是倾斜安装,流体的流动阻力均表现为静压能的减少,仅当水平安装时,流动阻力恰好等于两截面的静压能之差。 把能量损失表示为动能的某一倍数。 令 则(2-19) 式(2-19)为流体在直管内流动阻力的通式,称为范宁(Fanning)公式。式中为无因次系数,称为摩擦系数或摩擦因数,与流体流动的Re及管壁状况有关。 根据柏努利方程的其它形式,也可写出相应的范宁公式表示式: 压头损失(2-20) 压力损失 (2-21) 值得注意的是,压力损失是流体流动能量损失的一种表示形式,与两截面间的压力差意义不同,只有当管路为水平时,二者才相等。 应当指出,范宁公式对层流与湍流均适用,只是两种情况下摩擦系数不同。以下对层流与湍流时摩擦系数分别讨论。 (1)层流时的摩擦系数 流体在直管中作层流流动时摩擦系数的计算式: (2-22) 即层流时摩擦系数λ是雷诺数Re的函数。 (2)湍流时的摩擦系数

拖航阻力计算

海上拖航阻力计算 注:“华富708”空船平均吃水1.0m,每厘米吃水吨数约20T/cm,本计算按货物1500T、压载水1500T,总计3000T计算,上述状态下平均吃水为2.5m。货物正向迎风面积为14mX14m=196m2。 1.海上拖航总阻力经验计算公式: R t=1.15[R f+R b+(R ft+R bt)] 式中:R f-----被拖船(物)的摩擦阻力 R b-----被拖船(物)的剩余阻力 R ft-----拖船的摩擦阻力 R bt-----拖船的剩余阻力 2.被拖船(物)的阻力近似计算公式 R f=1.67A1V1.8310-3KN R b=0.147δA2v 1.74+0.15v KN 式中:V---拖航速度m/s δ---方型系数 A2----被拖船(物)浸水部分的中横面积 其中:A1如无详细资料,按下方法求: 正常船舶;A1=L(1.7d+δB)m2 驳船/首尾有线形变化的箱型船;A1=0.92L(B+1.81d)m2 无线形变化的箱型船及其他水上建筑A1=L(B+2d)

L----被拖船(物)的长度;m B----被拖船(物)的宽度:m d----被拖船(物)的吃水:m 3.拖轮的阻力计算---用拖轮的资料,如无详细资料,也可按被拖船(正常船舶)的近似公式计算。已知:V=6.0Kt(3.087m/s) 4.被拖物的阻力计算: 表一: 被拖船名L(m)B(m)D(m)δ 华富708 91.5 24.5 2.5 0.95 表二: 被拖船名A1(m2)A2(m2)V(m/s)δR f(Kn)R b(Kn)华富708 2699.25 61.25 3.087 0.95 35.5 102.1 5.拖轮阻力计算: 表三: 拖轮名L B d δ 华富219 44.0 10.4 4.8 0.63 表四: 拖轮名A1(m2)A2(m2)V(m/s)δR ft(Kn)R bt(Kn)华富219 647 33.8 3.087 0.63 8.5 29.8 海上拖轮总阻力为:175.9KN R t=1.15[R f+R b+(R ft+R bt)]=20.6t 结论一:当船组在静水中拖带航速为6节时,拖航阻力为20.6T,远小于“华富219”拖轮拖力38T,满足规范要求。

流体流动阻力的测定

实验名称:流体流动阻力的测定 一、实验目的及任务: 1.掌握测定流体流动阻力实验的一般方法。 2.测定直管的摩擦阻力系数及突然扩大管的局部阻力系数。 3.验证湍流区内摩擦阻力系数为雷诺数和相对粗糙度的函数。 4.将所得光滑管的方程与Blasius方程相比较。 二、实验原理: 流体输送的管路由直管和阀门、弯头、流量计等部件组成。由于粘性和涡流作用,流体在输送过程中会有机械能损失。这些能量损失包括流体流经直管时的直管阻力和流经管道部件时的局部阻力,统称为流体流动阻力。 1.根据机械能衡算方程,测量不可压缩流体直管或局部的阻力 如果管道无变径,没有外加能量,无论水平或倾斜放置,上式可简化为: Δp为截面1到2之间直管段的虚拟压强差,即单位体积流体的总势能差,通过压差传感器直接测量得到。 2.流体流动阻力与流体性质、流道的几何尺寸以及流动状态有关,可表示为: 由量纲分析可以得到四个无量纲数群: 欧拉数,雷诺数,相对粗糙度和长径比 从而有 取,可得摩擦系数与阻力损失之间的关系:

从而得到实验中摩擦系数的计算式 当流体在管径为d的圆形管中流动时,选取两个截面,用压差传感器测出两个截面的静压差,即可求出流体的流动阻力。根据伯努利方程摩擦系数与静压差的关系,可以求出摩擦系数。改变流速可测得不同Re下的λ,可以求出某一相对粗糙度下的λ-Re关系。 在湍流区内摩擦系数,对于光滑管(水力学光滑),大量实验证明,Re在氛围内,λ与Re的关系遵循Blasius关系式,即 对于粗糙管,λ与Re的关系以图来表示。 3.对局部阻力,可用局部阻力系数法表示: 4. 对于扩大和缩小的直管,式中的流速按照细管的流速来计算。 对一段突然扩大的圆直管,局部阻力远大于其直管阻力。由忽略直管阻力时的伯努利方程 可以得到局部阻力系数的计算式: 式中,、分别为细管和粗管中的平均流速,为2,1截面的压差。 突然扩大管的理论计算式为:,、分别为细管和粗管的流通截面积。 三、实验流程: 本实验装置如图1所示,管道水平安装,水循环使用,其中管5为不锈钢管,测压点之间距,内径;管6为镀锌钢管,测压点间距离,内径22..5mm;管7为突然扩大管,由扩大至。各测量元件由测压口与压差传感器相连,通过管口的球阀切换被测管路,系统流量由涡

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“xx轮”拖带“xx轮”拖航阻力计算依据:中国船级社《海上拖航指南》附录 2 海上拖航阻力估算方法: 1.海上拖航总阻力 R T可按以下经验公式计算: R T=1.15[R f+R B+(R ft+R Bt)] KN ------被拖船的摩擦阻力,kN; 其中:R f R ------被拖船的剩余阻力,kN; B ------拖船的摩擦阻力,kN; R ft ------拖船的剩余阻力,kN; R Bt (1)被拖物的阻力按如下近似方法确定: a、摩擦阻力 R f=1.67A1V1.83×10-3(kN) b、剩余阻力 R B=0.147δA2V1.74+0.15v(kN) 船舶或水上建筑物的水下湿表面积,㎡; 式中:A 1 V 拖航速度,m/s (1 节=0.514m/s); δ方型系数 0.8 A2浸水部分的船中横剖面积,㎡(舯剖面系数×船宽×吃水); 如无详细资料,可按如下方法求得: 其中:湿表面积A 1 正常船舶:A = L(1.7d+δB)m2 1 =0.92L(B+1.81d)m2运输驳船、首尾有线形变化的箱型船:A 1 =L(B+2d)m2没有任何载重线型变化的箱型船及水上结构:A 1 式中:L,B,d 分别为船长、船宽、拖航吃水,m; δ=方型系数 0.8 (2)拖船阻力R ft和R Bt可使用拖船的设计资料,如无资料也可按上述(1)的近似计算公式计算。 R f=

R B= R ft= R Bt= R T=1.15[R f+R B+(R ft+R Bt)] KN= T 2.对于受风面积庞大的钻井平台或其他水上建筑,其拖航阻力尚应按下式计算,与R T取较大值: ∑R=0.7(R f+R B)+ R a + 1.15(R ft+R Bt) KN 式中:R f,R B,R ft,R Bt同上述计算 R a空气阻力,按下式计算: R a=0.5ρV w2ΣCsA i×10-3 KN 其中:ρ空气密度,按1.22kg/m3计算; V w风速,取20.6m/s A i受风面积,按顶风计算; Cs 受风面积A i的形状系数,取1.0 1.受风数据 受风面数据如下: 总宽: m 总高: m 2.空气阻力 Ra =0.5ρV w2ΣCsA i×10-3 KN Ra= KN 总拖航阻力:

流动阻力及阻力损失计算方法

29 第五节 阻力损失 1-5-1 两种阻力损失 直管阻力和局部阻力 化工管路主要由两部分组成:一种是直管, 另一种是弯头、三通、阀门等各种管件。无论是直管或管件都对流动有一定的阻力, 消耗一定的机械能。直管造成的机械能损失称为直管阻力损失(或称沿程阻力损失);管件造成的机械能损失称为局部阻力损失。 对阻力损失作此划分是因为两种不同阻力损失起因于不同的外部条件,也为了工程计算及研究的方便, 但这并不意味着两者有质的不同。此外, 应注意将直管阻力损失与固体表面间的摩擦损失相区别。固体摩擦仅发生在接触的外表面, 而直管阻力损失发生在流体内部, 紧贴管壁的流体 层与管壁之间并没有相对滑动。 图1-33 阻力损失 阻力损失表现为流体势能的降低 图1-33表示流体在均匀直管中作定态流动, u 1=u 2。截面1、2之间未加入机械能, h e =0。由机械能衡算式(1-42)可知: ρρρ2 12211 P P -=???? ??+-???? ??+=g z p g z p h f (1-71) 由此可知, 对于通常的管路,无论是直管阻力或是局部阻力, 也不论是层流或湍流, 阻力损失均主要表现为流体势能的降低, 即ρ/P ?。该式同时表明, 只有水平管道, 才能以p ?(即p 1-p 2)代替P ?以表达阻力损失。 层流时直管阻力损失 流体在直管中作层流流动时, 因阻力损失造成的势能差可直接由式(1-68)求出: 2 32d lu μ= ?P (1-72) 此式称为泊稷叶(Poiseuille)方程。层流阻力损失遂为: 2 32d lu h f ρμ= (1-73) 1-5-2 湍流时直管阻力损失的实验研究方法 层流时阻力损失的计算式是由理论推导得到的。湍流时由于情况复杂得多,未能得出理论式,但可以通过实验研究, 获得经验的计算式。这种实验研究方法是化工中常用的方法。因此本节通过湍流时直管阻力损失的实验研究, 对此法作介绍。实验研究的基本步骤如下: (1) 析因实验──寻找影响过程的主要因素 对所研究的过程作初步的实验和经验的归纳, 尽可能地列出影响过程的主要因素 对于湍流时直管阻力损失h f , 经分析和初步实验获知诸影响因素为: 流体性质:密度ρ、粘度μ; 流动的几何尺寸:管径d 、管长l 、管壁粗糙度ε (管内壁表面高低不平); 流动条件:流速u ; 于是待求的关系式应为:

浮船坞拖运沉箱相关计算

北海港铁山港西港区北暮作业区5#、6#泊位水工工程 浮船坞拖运计算书 一、计算说明 1、船坞拖航状态及航区 本次作业在我部铁山港区内预制场出运码头至5#、6#泊位码头前沿调头区水域,属于沿海近海拖航。 2、计算依据 中国船级社《海上拖航指南》1997-附录2“海上拖航阻力估算方法” 3、“防城港”号相关参数: 型长:52m;型宽:32m ;型深:3.6m;空载吃水:1.4m 二、浮船坞海上拖航阻力估算 计算公式如下: 1、R T=0.7×(R F+R B)+R A 式中:R T为总阻力,kN, R F为摩擦阻力,kN,R F=1.67×A1×V1.83×10-3; R B为剩余阻力,kN,R B=0.147×δ×A2×V-1.74+1.5V; A1为船舶水下湿水表面积,m2; A2为侵水部分的中横剖面面积,m2, V为拖航速度,为保证安全系数,按最大时速4节计算(2.06m/s); δ为方形系数,本船吃水3.6米时,δ取1.0, R A为空气阻力,kN,R A=0.5ΡV2∑C S S满×10-3;

Ρ为空气密度,按Ρ=1.22kg/m3计算; V为风速,取V=20.7m/s计算; A I为受风面积,按顶风计算,m2; C s为受风面积形状系数,按1.0计算。 2、浮船坞装满沉箱时吃水深度为3.1m计算浮船坞露水部分受风面积S满。 S1坞墙面积=11×3×2=66m2 S2甲板下于水面上=(3.6-3.1)×32=16m2 S3沉箱迎风面积=18.15×17.2=312.18m2 S满=S1+S2+S3=394.18m2 3、浮船坞湿水面积计算 满载湿水面积计算:A1满=52×32+(52+32)×2×3.1=2184.8m2 浸水部分的中横剖面面积:A2满=32×3.1=99.2m2 4、摩擦阻力计算 RF满=1.67×A1满×V1.83×10-3=1.67×2184.8×2.061.83×10-3=13.7KN 5、剩余阻力计算 RB满=0.147×δ×A2满V1.74+0.15V =0.147×1×99.2×2.061.74+0.15×2.06 =64.1kN 6、空气阻力计算 RA满=0.5ΡV2∑C S S满×10-3 =0.5×1.22×20.72×1.0×394.18×10-3 =103.03kN

海上拖航拖带力计算

海上拖航拖带力计算 摘要 大型海洋工程设施与无动力船舶在海洋上的拖航需求已日益增多。但是海上拖航作业环境复杂多样,风和浪等多种不确定因素造成的阻力会影响到拖航作业所需要的拖带力,这影响到了海上拖航的安全性,本文主要研究在不同环境下船舶所受到的阻力影响,其中包括空气阻力和水阻力以及拖带时缆绳所受的拉力,以根据与此相关的经验公式计算船舶拖航时的各种阻力,从而规范配备相应得拖轮以符合拖航作业的需求,但由于目前对拖航阻力的计算方法各有不同,本文首先介绍《海上拖航指南2011》当中的经验公式并且进行相应的阻力分析,再综合比较其他计算方法的利弊。本文通过Excel软件实现拖航阻力的计算,以此来分析不同因素下以及不同计算方法所造成的拖航阻力的变化,并通过相关实例进行验证计算方法。 关键词:远洋拖航;阻力分析;拖缆拉力;分类计算

海上拖航拖带力计算 1引言 1.1课题研究的背景和意义 伴随着贸易的提升以及海运经济的发展,人们对资源的需求从陆地上的矿产资源转移了资源更加丰富的大海,这也促使了海洋资源设施的不断发展,而大型的海上工程往往都大型化、专业化、造价高,拖航作业需要大面积的水域,出于节约成本的考虑,大部分海洋不具有自航性,因此很需要有拖航来进行辅助作业,但是由于拖航作业执行的环境条件存在很多的不确定性,例如风、浪、通航环境等条件,多种因素的影响会导致拖带作业时发生碰撞、搁浅、偏航和断缆等意外。因此作业工程存在一定的风险。因此对拖航作业当中涉及到的拖航阻力需要进行较为精准的计算,从而选择合适的拖轮以满足被拖船的拖带需求,保证拖航作业有序安全地进行。但是由于拖航阻力的计算方法比较繁杂,在多种情况下的计算方式各不相同,目前大多数拖航作业都是的阻力估计只能依靠大概的数值,为了拖航的安全性,从而选择拖带力比较大的拖轮设备。 本课题研究在拖航作业过程中,在不同因素下拖船以及被拖船所受到的各种阻力以及缆绳所能起到的拉力,并探究不同阻力环境下所能达到的速度范围,为了保障海上的拖航安全,从不同的情况下探究拖航拖带力的计算公式,合理安排拖带方式、拖轮配备方案等,从而能够顺利得进行,拖轮拖带力的计算有助于模拟拖航作业环境,为有关科研人员提供阻力计算的参考,有助于更精确的拖航仿真系统的建立,从而预判可能出现的风险,在风险面前及时采取应对设施,保障拖航作业的实施,以及拖船与被拖物的财产安全。 1.1国内外研究现状 在国内,杨西阳在对海上的大型海洋结构的阻力分析上运用了多种计算方法。李昌伟对在狭窄区域拖航环境中风和流的作用力进行了更准确的计算。严似松、黄根佘在静水中以及风浪中的拖航运动建立了数学模型,并将悬链线模型应用到了拖缆阻力的计算上。沈浦根船长对拖航的阻力计算还考虑到了被拖物表面微生物和艏部形状不同对拖航阻力的影响,并且在《拖航指南》与《towing》对比空气阻力的估算上认为,比较合理的方式是风速V以现场迎风风速加上拖航速度展开估算。刘艳敏、周佳等对缆绳张力的计算方法做了一定的研究。李伟峰,史国友从风、流、波浪对平台的作用力角度出发探究了拖航阻力估算的方法。日本学者Yukawau研讨了拖带过程中的缆绳张力随两船间距变动的状况,以及分析拖航的航向角对拖航时运动的影响。Wulder 等人运用实时的仿真研究了港内大船操纵运动中拖船与被拖船的相互作用力与三种不同类型的拖航助操工况的关系。

流体力学讲义 第六章 流动阻力及能量损失2

第六章流动阻力及能量损失 本章主要研究恒定流动时,流动阻力和水头损失的规律。对于粘性流体的两种流态——层流与紊流,通常可用下临界雷诺数来判别,它在管道与渠道内流动的阻力规律和水头损失的计算方法是不同的。对于流速,圆管层流为旋转抛物面分布,而圆管紊流的粘性底层为线性分布,紊流核心区为对数规律分布或指数规律分布。对于水头损失的计算,层流不用分区,而紊流通常需分为水力光滑管区、水力粗糙管区及过渡区来考虑。本章最后还阐述了有关的边界层、绕流阻力及紊流扩散等概念。 第一节流态判别 一、两种流态的运动特征 1883年英国物理学家雷诺(Reynolds O.)通过试验观察到液体中存在层流和紊流两种流态。 1.层流 层流(laminar flow),亦称片流:是指流体质点不相互混杂,流体作有序的成层流动。 特点:(1)有序性。水流呈层状流动,各层的质点互不混掺,质点作有序的直线运动。 (2)粘性占主要作用,遵循。 (3)能量损失与流速的一次方成正比。 (4)在流速较小且Re较小时发生。 2.紊流 紊流(turbulent flow),亦称湍流:是指局部速度、压力等力学量在时间和空间中发生不规则脉动的流体运动。 特点:(1)无序性、随机性、有旋性、混掺性。 流体质点不再成层流动,而是呈现不规则紊动,流层间质点相互混掺,为无序的随机运动。 (2)紊流受粘性和紊动的共同作用。 (3)水头损失与流速的~2次方成正比。 (4)在流速较大且雷诺数较大时发生。 二、雷诺实验 如图6-1所示,实验曲线分为三部分: (1)ab段:当υ<υc时,流动为稳定的层流。 (2)ef段:当υ>υ''时,流动只能是紊流。 (3)be段:当υc<υ<υ''时,流动可能是层流(bc段),也可能是紊流(bde段),取决于水流的原来状态。

流体在管内流动阻力的计算

第四节 流体在管内流动阻力的计算 一、 一、 压力降—流动阻力的表现 流动阻力产生的根本原因——流体具有粘性,所以流动时产生内摩擦力。如图1—11 所示,在贮槽下部连接的水平管上开两个小孔(A 、B ),分别插入两个竖直敞口玻璃管,调 节出口阀开度,观察现象: 1) 1) 当调节阀关闭时,即流体静止时,A 、B 管中液面高度与贮槽液面 平齐(可用静力学方程解释)。 2) 2) 当打开阀门,流体开始流动后,发现A 管液面低于贮槽液面,而B 管液面又 低于A 管液面。 3) 3) 随着流速继续增大,A 、B 管液面又继续降低,但A 仍高于B ,分析如下: 上述现象可用柏努利方程解释,分别取A 、B 点为2211'-'-和截面,列柏努利方程: 1Z +g u 221+g p ρ1=Z 2+g u 222+g p ρ2+21,-f H 说明: (1)流体在无外 功加入,直径不变的水平管内流动时,两截面间的压差p ?与流动阻 力而引起的压强降f p ?数值相等。 (2)若流体流动的管子是垂直或倾斜放置的,则两截面间的压差p ?与流动阻力而引 起的压强降f p ?数值不相等。 二、 二、 流体在圆型直管中阻力损失的计算通式 流体在圆管内流动总阻力分为直管阻力(又称沿程阻力)和局部阻力两部分。其中直管 阻力是流体流经一定管径的直管时,由于流体的内摩擦而产生的阻力,这里讨论它的计算。 范宁(Fanning )公式是描述各种流型下直管阻力的计算通式。 22 21,u d l h f ??=∑-λ (1—30) 或 22 u d l p f ???=?ρλ (1—30a ) 式中 λ——摩擦系数,无因次。 说明: (1)层流时,()Re f =λ; (2)湍流时,() d e f Re,=λ。 利用范宁公式计算阻力时,主要问题是λ的确定。 (一) (一) 层流时λ的求取 利用牛顿粘性定律可推导出

深水导管架湿拖稳性及阻力计算分析

58卷增刊1 2017年11月SHIPBUILDING O F CHINA 中 国造船Vol.58 Special 1 Nov . 2017文章编号:1000-4882 (2017) Sl -0252-06 深水导管架湿拖稳性及阻力计算分析 于文太,梁学先,李可,江锦,何敏 (海洋石油工程股份有限公司安装公司,天津300452) 摘 要 论文以南海某深水导管架为例,应用MOSES 软件对导管架湿拖状态下的完整稳性和浮态进行了评估校 核,同时对导管架湿拖时的阻力进行了分析,并验证了经验公式的准确性和适用性,为导管架的湿拖阻力评 估提供了设计参考。 关键词:导管架;湿拖;完整稳性;阻力 0引言 深水导管架一般采用滑移下水方式,然后由拖轮和主作业船拖拉至安装厂址进行扶正、座底等一 系列后续作业。在风、浪、流等环境载荷的影响下,导管架受力复杂,其必须具备足够的浮态和稳性 以满足作业需求,同时,湿拖拖力的大小对湿拖方案的确定和拖缆的选型也具有重要的指导作用。 为了得到较为准确的湿拖阻力,一般可采用水池模型试验,但该方法存在费用高以及耗时长的缺点。 在实际工程中,浮式结构物如船体等拖航一般依据规范进行拖航阻力计算[1],但规范对导管架类型的桁 架结构没有说明,因此,导管架拖航阻力通常根据经验公式粗略估算得出,存在很大的不确定风险。 本文以南海某导管架为例,应用水动力分析软件M O S E S 详细分析了导管架因风、浪、流等环境 荷载引起的阻力,并印证了经验公式结果的准确性和适用性,为确保湿拖过程的安全性和可靠性提供 了理论依据,导管架湿拖示意图参见图1。 中图分类号:U 675.93文献标识码:A 图1 导管架湿拖示意图

自升式钻井平台拖航中的稳性问题

简析自升式钻井平台拖航中的稳性问题 AQUARIUSLW 摘要:自升式钻井平台,又称为桩脚式钻井平台,是目前国内外应用最为广泛的钻井平台。而平台拖航作业是存在较大风险的,自升式平台由于重心高、受风面积,在拖航过程中遭遇恶劣天气,必须保证平台的漂浮稳性能抵御外界环境载荷导致的倾覆力矩,在实际操作我们通常采用调整可变载荷、排除桩靴水和降桩的方法改善平台的稳性。本文主要以CPOE10平台为模型,探讨实际操作对改善平台稳性的影响。 关键词:自升式平台稳性计算重心 1、引言 我国陆地油气资源勘探开发程度现已很高,油气资源正迅速 减少。向海洋进军,开发新的油气资源已成必然趋势。我国拥有漫长的海岸线和广阔的海域,油气资源十分丰富。在渤海、南黄海、东海、南海已有发现并进入早期开采。自升式钻井平台属于海上移动式平台,由于其定位能力强和作业稳定性好,在大陆架海域的油气勘探开发中居重要地位, 自升式平台投入使用的数量在不断增长。但是自升式平台受风面积大、重心高且操作较之其它类型平台复杂, 它的拖航稳性一直为操作和检验部门所重视。本文以CPOE10平台为模型,分析并计算了调整和排除可变载荷、桩靴灌水、桩腿下放等操作状态下的拖航稳性,为平台以后远距离拖航安全作业提供依据。

2、调整可变载荷,使得拖航平台稳性最优 平台稳性分析: A、根据稳性计算表将计算出的排水量与操船手册给出的额定负载线排水量(9459T)进行比较,不得超载,如果计算出的排水量超过了负载线排水量,那么就必须从平台上进行减载。 B、平台的平稳性及对吃水差 a. 计算出的艏艉吃水差:保持适当的艉倾(即LCG> LCB),减小拖航阻力,拖带点一般都布置在船艏,拖力对平台产生的力矩使平台艏部下沉,所以保持适当的艉倾(约30cm)。 b. 计算出的左右舷吃水差:平台的横倾增大了一侧的受风面积,从而增大了倾覆力矩,平台倾覆主要是由于横倾造成的,所以要对平台进行调平以减小横倾,提高平台稳性。

流体流动阻力

流体流动阻力测定实验 一、实验目的 1.1掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的一般实验方法。 1.2测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系,验证在一般湍流区内λ与Re 的关系曲线。 1.3测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数ξ。 1.4学会倒U形压差计和涡轮流量计的使用方法。 1.5识辨组成管路的各种管件、阀门,并了解其作用。 二、实验原理 流体通过由直管、管件(如三通和弯头等)和阀门等组成的管路系统时,由于粘性剪应力和涡流应力的存在,要损失一定的机械能。流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。流体通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。 2.1直管阻力摩擦系数λ的测定 流体在水平等径直管中稳定流动时,阻力损失为: 2221udlppphffλρρ=?=Δ= (1) 即, 22lupdfρλΔ= (2) 式中:λ—直管阻力摩擦系数,无因次; d —直管内径,m; fpΔ—流体流经l米直管的压力降,Pa; fh—单位质量流体流经l米直管的机械能损失,J/kg; ρ—流体密度,kg/m3; l —直管长度,m; u —流体在管内流动的平均流速,m/s。 滞流(层流)时, 64=λ(3) μρdu=Re (4) 式中:Re —雷诺准数,无因次; μ—流体粘度,kg/(m·s)。 湍流时λ是雷诺准数Re和相对粗糙度(ε/d)的函数,须由实验确定。 由式(2)可知,欲测定λ,需确定l、d,测定、u、ρ、μ等参数。 l、d 为装置参数(装置参数表格中给出),ρ、μ通过测定流体温度,再查有关手册而得, u通过测定流体流量,再由管径计算得到。fpΔ 例如本装置采用涡轮流量计测流量V(m3/h)。 2900dVuπ= (5) fpΔ可用U型管、倒置U型管、测压直管等液柱压差计测定,或采用差压变送器和二次仪表显示。 (1)当采用倒置U型管液柱压差计时 (6) gRpfρΔ= 式中:R-水柱高度,m。 (2)当采用U型管液柱压差计时

流体流动阻力实验

实验一 流体流动阻力实验 一、实验目的 1、学习直管摩擦阻力f P ?、直管摩擦系数λ的实验方法; 2、掌握不同流量下摩擦系数λ与雷诺数Re 之间的关系及其变化规律; 3、学习局部阻力的测定方法; 4、学习压强差的几种测量方法和技巧; 5、掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。 二、实验原理 1. 直管摩擦系数λ与雷诺数Re 的测定 直管的摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数,即)/(Re,d f ελ=,对一定的相对粗糙度而言,(Re)f =λ。 流体在一定长度等直径的水平圆管内流动时,其管路阻力引起的能量损失为: ρ ρ f f P P P h ?= -= 2 1 (1) 又因为摩擦阻力系数与阻力损失之间有如下关系(范宁公式) 2 2 u d l P h f f λ ρ=?= (2) 整理(1)(2)两式得 22u P l d f ???= ρλ (3) μ ρ ??= u d Re (4) 式中:-d 管径,m ; -?f P 直管阻力引起的压强降,Pa ; -l 管长,m ; -u 流速,m / s ; -ρ流体的密度,kg / m 3;

-μ流体的粘度,N ·s / m 2。 在实验装置中,直管段管长l 和管径d 都已固定。若水温一定,则水的密度ρ和粘度μ也是定值。所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降 f P ?与流速u (流量V )之间的关系。 测得一系列流量下的f P ?后,根据实验数据和式(3)可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ;用式(4)计算对应的Re ,从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系,绘出λ与Re 的关系曲线。 2. 局部阻力系数ζ的测定 2 2 'u P h f f ζρ =?= ' (5) 2'2u P f ?????? ??=ρζ (6) 式中:-ζ局部阻力系数,无因次; -?'f P 局部阻力引起的压强降,Pa ; -'f h 局部阻力引起的能量损失,J /kg 。 图3 局部阻力测量取压口布置图 局部阻力引起的压强降'f P ? 可用下面的方法测量:在一条各处直径相等的直管段上,安装待测局部阻力的阀门,在其上、下游开两对测压口a-a ’和b-b ',见图3,使 ab =bc ; a 'b '=b 'c ' 则 △P f ,a b =△P f ,bc ; △P f ,a 'b '= △P f ,b 'c ' 在a~a '之间列柏努利方程式:

管道流动阻力的计算

流动阻力的计算 流体在管道中流动,其流动阻力包括有: (1) (1) 直管阻力:流体流经直管段时,由于克服流体的粘滞性及与管内壁间的磨 擦所产生的阻力。它存在于沿流动方向的整个长度上,故也称沿程直管流动阻力。记为fz h 。 (2) (2) 局部阻力:流体流经异形管或管件(如阀门、弯头、三通等)时,由于流 动发生骤然变化引起涡流所产生的能量损失。它仅存在流体流动的某一局部范围办。记为fJ h 。 因此,柏努利方程中 ∑f h 项应为: fJ fz f h h h +=∑ 说明:流动阻力可用不同的方法表示, ∑f h ——1kg 质量流体流动时所损失的机械能,单位为J/kg; g h f ∑——1N 重量流体流动时所损失的机械能,单位为m; ∑f h ρ——13m 体积流体流动时所损失的机械能,单位为Pa 或2/m N 。 1. 1. 直管段阻力(h fz )的计算 流体流经直管段时,流动阻力可依下述公式计算: 2 2 u d l h fz λ= [J/kg] 或 g u d l g h fz 22 λ= [m] 2 2 u d l h fz ρλ= [pa] 式中,λ——磨擦阻力系数; l ——直管的长度(m ); d ——直管内直径(m ); ρ——流体密度 )/(3m kg ;u ——流体在直管段内的流速(m/s ) 2.局部阻力(h fJ )的计算

局部阻力的计算可采用阻力系数法或当量长度法进行。 1) 1) 阻力系数法:将液体克服局部阻力所产生的能量损失折合为表示其动 能 若干倍的方法。其计算表达式可写出为: 2 2 u d le h fJ ξ= [J/kg] (a ) 或 g u d le g h fJ 22 ρξ= [m] (b) [pa] 22 u d le h fJ ρξρ= [pa] (c 其中,ξ称为局部阻力系数,通常由实验测定。下面列举几种常用的局部阻力 系数的求法。 *突然扩大与突然缩小 管路由于直径改变而突然扩大或缩小,所产生的能量损失按(b )或(c)式计算。式中的流速u 均以小管的流速为准,局部阻力系数可根据小管与大管的截面积之比从管件与阀门当量长度共线图曲线上查得。 *进口与出口 流体自容器进入管内,可看作很大的截面A 1突然进入很小的截面A 2,即A 2 /A 1约等于0。根据突然扩大与突然缩小的局部阻力系数图的曲线(b ),查出局部阻力系数c ξ=,这种损失常称为进口损失,相应的系数c ξ又称为进口阻力系数。若管口圆滑或喇叭状,则局部阻力系数相应减少,约为~。 流体自管子进入容器或从管子直接排放到管外空间,可看作很小的截面A 1突然进入很大的截面A 2截面 即,A 1 /A 2约等于0 , 从突然扩大与突然缩小的局部阻力系数图中曲线(a )可以查出局部阻力系数e ξ=1,这种损失常称为出口损失,相应的阻力系数e ξ又称为出口阻力系数。 *管件与阀门 管路上的配件如弯头,三通,活接头等总称为管件。不同管件或阀门的局部阻力系数可

管道流动阻力的计算.docx

流体在管道中流动,其流动阻力包括有: (1)( 1)直管阻力:流体流经直管段时,由于克服流体的粘滞性及与管内壁间的磨擦所产生的阻力。它存在于沿流动方向的整个长度上,故也称沿程直管流动阻力。记为。(2)( 2)局部阻力:流体流经异形管或管件(如阀门、弯头、三通等)时,由于流动发生骤然变化引起涡流所产生的能量损失。它仅存在流体流动的某一局部范围办。记为。 因此,柏努利方程中项应为: 说明:流动阻力可用不同的方法表示, —— 1kg 质量流体流动时所损失的机械能,单位为J/kg; —— 1N重量流体流动时所损失的机械能,单位为m; —— 1 体积流体流动时所损失的机械能,单位为Pa 或。 1. 1.直管段阻力(h fz)的计算 流体流经直管段时,流动阻力可依下述公式计算: [J/kg] 或[m] [pa] 式中,——磨擦阻力系数;l ——直管的长度(m); d ——直管内直径(m); ——流体密度; u——流体在直管段内的流速(m/s) 2.局部阻力 ( h fJ ) 的计算 局部阻力的计算可采用阻力系数法或当量长度法进行。

1)1)阻力系数法:将液体克服局部阻力所产生的能量损失折合为表示其动能若干倍的方法。其计算表达式可写出为: [J/kg]( a) 或 [m](b) [pa] [pa](c 其中,称为局部阻力系数,通常由实验测定。下面列举几种常用的局部阻力系 数的求法。 *突然扩大与突然缩小 管路由于直径改变而突然扩大或缩小,所产生的能量损失按( b)或 (c) 流速u 均以小管的流速为准,局部阻力系数可根据小管与大管的截面积之比从量长度共线图曲线上查得。式计算。式中的管件与阀门当 *进口与出口 流体自容器进入管内,可看作很大的截面 A1突然进入很小的截面 A2,即 A2 /A 1约等于0。根据突然扩大与突然缩小的局部阻力系数图的曲线(b),查出局部阻力系数=,这种损失常称为进口损失,相应的系数又称为进口阻力系数。若管口圆滑或喇叭状,则局部阻力系数相应减少,约为 ~。 流体自管子进入容器或从管子直接排放到管外空间,可看作很小的截面A1突然进入很大的截面A2截面即, A1 /A 2约等于 0 ,从突然扩大与突然缩小的局部阻力系数图中曲线 (a)可以查出局部阻力系数 =1,这种损失常称为出口损失,相应的阻力系数又称为出口阻力 系数。

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