CN109933861B - 一种拟合挖泥船排泥管线泥浆阻力特性公式的方法 - Google Patents
一种拟合挖泥船排泥管线泥浆阻力特性公式的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109933861B CN109933861B CN201910138398.8A CN201910138398A CN109933861B CN 109933861 B CN109933861 B CN 109933861B CN 201910138398 A CN201910138398 A CN 201910138398A CN 109933861 B CN109933861 B CN 109933861B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mud
- coefficients
- formula
- pipeline
- dredger
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A10/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE at coastal zones; at river basins
- Y02A10/40—Controlling or monitoring, e.g. of flood or hurricane; Forecasting, e.g. risk assessment or mapping
Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Pipeline Systems (AREA)
Abstract
本发明提供了一种拟合挖泥船排泥管线泥浆阻力特性公式的方法,所述拟合公式基本形式和变量与规范中排泥管线泥浆阻力特性公式保持一致,且根据实际施工参数进行拟合计算,能较为准确地反应管路耗用泥浆水头情况,能有效避免规范中常规计算方法误差过大的问题。本发明克服了传统方法需对不同材质管路沿程阻力损失和管路附件局部阻力损失分别进行测量的缺点,具有快速、高效和可靠的特点,对大型挖泥船快速、合理确定泥浆输送施工参数具有积极的意义。
Description
技术领域
本发明涉及管道水力输送技术领域,特别涉及一种拟合挖泥船排泥管线泥浆阻力特性公式的方法。
背景技术
现有技术中,挖泥船排泥管线输送泥浆所需扬程需根据土质特性和现场管线铺设情况,采用规范中的不同材质管线阻力系数、局部阻力系数、相关经验系数和公式进行计算。这种计算方法精度差,计算结果与实际施工情况存在较大差异,且当施工土质、管线工况发生变化时难以迅速确定整条排泥管线所消耗扬程,影响船舶施工安全性和生产效率。
因此,为掌握排泥管线泥浆阻力特性,精确计算排泥管线输送泥浆所需扬程,提高当前疏浚吹填工程施工工艺水平和生产效率,需要有一种更准确的挖泥船排泥管泥浆阻力特性公式的拟合方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种拟合挖泥船排泥管线泥浆阻力特性公式的方法用于解决现有技术中由于挖泥船排泥管线输送泥浆所需扬程需根据土质特性和现场管线铺设情况,采用规范中的不同材质管线阻力系数、局部阻力系数、相关经验系数和公式进行计算。这种计算方法精度差,计算结果与实际施工情况存在较大差异,且当施工土质、管线工况发生变化时难以迅速确定整条排泥管线所消耗扬程,影响船舶施工安全性和生产效率等问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种拟合挖泥船排泥管线泥浆阻力特性公式的方法,包括如下步骤:
S1:进行试挖,并记录试挖期间挖泥船的多组数据,所述多组数据包括泥浆的密度、流速以及最后一级泥泵扬程;
S2:根据规范中排泥管线泥浆阻力特性公式得到简化公式;
S3:根据最小二乘法,建立所述简化公式中系数的线性方程组,所述系数包括相关土质特性参数、管道沿程阻力系数、局部阻力系数以及实验室系数;
S4:利用克莱姆法则求解所述线性方程组以求出所述简化公式的系数,得到所述简化公式。
可选的,所述S1步骤具体包括:
进行试挖,并记录试挖期间挖泥船的泥浆的密度ri、流速Vi以及最后一级泥泵扬程Hi,i为施工数据组编号。
可选的,所述S2步骤具体包括:
简化规范中排泥管线泥浆阻力特性公式,将土质特性参数、管道沿程阻力系数、局部阻力系数、实验室系数简化为a、b、c、d、e五个系数,保留泥浆密度r、流速V两个变量,得到简化公式。
可选的,所述简化公式为:Hm=aV2+bV-1+crV2+dr+e。
可选的,所述线性方程组为:
aΣVi 4+bΣVi+cΣriVi 4+d∑riVi 2+eΣVi 2=ΣHiVi 2
a∑Vi+b∑Vi -2+c∑riVi+d∑riVi -1+e∑Vi -1=∑HiVi -1
a∑Vi 4ri+b∑riVi+c∑ri 2Vi 4+d∑ri 2Vi 2+e∑riVi 2=∑HiriVi 2
a∑riVi 2+b∑riVi -1+c∑ri 2Vi 2+d∑ri 2+e∑ri=∑Hiri
a∑Vi 2+b∑Vi -1+c∑riVi 2+d∑ri+e=∑Hi
可选的,所述S3步骤还包括:
建立所述线性方程组的系数矩阵,
并令:
x11=ΣVi 4,x12=ΣVi,x13=ΣriVi 4,x14=∑riVi 2,x15=ΣVi 2,y1=ΣHiVi 2
x21=∑Vi,x22=∑Vi -2,x23=∑riVi,x24=∑riVi -1,x25=∑Vi -1,y2=∑HiVi -1
x31=∑Vi 4ri,x32=∑riVi,x33=∑ri 2Vi 4,2x34=∑ri 2Vi 2,x35=∑riVi 2,y3=∑HiriVi 2
x41=∑riVi 2,x42=∑riVi -1,x43=∑ri 2Vi 2,x44=∑ri 2,x45=∑ri,y4=∑Hiri
x51=∑Vi 2,x52=∑Vi -1,x53=∑riVi 2,x54=∑ri,x55=1,y5=∑Hi
将所述S1步骤中采集的施工数据带入上式,计算出x11、x12、x13、…、x55和y1、…、y5。
可选的,所述S4步骤具体包括:
利用克莱姆法则解所述线性方程组,令:
求解行列式D、D1、D2、D3、D4、D5;
所述简化公式的系数a、b、c、d、e分别为:
a=D1/D,b=D2/D,c=D3/D,d=D4/D,e=D5/D,根据计算出的系数得到所述简化公式。
本发明提供了一种拟合挖泥船排泥管线泥浆阻力特性公式的方法,所述拟合公式基本形式和变量与规范中排泥管线泥浆阻力特性公式保持一致,且根据实际施工参数进行拟合计算,能较为准确地反应管路耗用泥浆水头情况,能有效避免规范中常规计算方法误差过大的问题。本发明克服了传统方法需对不同材质管路沿程阻力损失和管路附件局部阻力损失分别进行测量的缺点,具有快速、高效和可靠的特点,对大型挖泥船快速、合理确定泥浆输送施工参数具有积极的意义。
附图说明
图1为本发明实施例提供的方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种拟合挖泥船排泥管线泥浆阻力特性公式的方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本实施例提供一种拟合挖泥船排泥管线泥浆阻力特性公式的方法,包括如下步骤:
S1:进行试挖,并记录试挖期间挖泥船的多组数据,所述多组数据包括泥浆的密度、流速以及最后一级泥泵扬程;
S2:根据规范中排泥管线泥浆阻力特性公式得到简化公式;
S3:根据最小二乘法,建立所述简化公式中系数的线性方程组,所述系数包括相关土质特性参数、管道沿程阻力系数、局部阻力系数以及实验室系数;
S4:利用克莱姆法则求解所述线性方程组以求出所述简化公式的系数,得到所述简化公式。
需要注意的是,这里提到的规范是指疏浚工程技术规范JTJ319-99,所述的排泥管线泥浆阻力特性公式是指规范中的公式B.0.3-6管路总耗泥浆水头,本发明首先采集最后一级泥泵出口扬程、泥浆流速、浓度,建立实际施工数据组合;根据规范中排泥管线泥浆阻力特性公式,将相关土质特性参数、管道沿程阻力系数、局部阻力系数、实验室系数等定值简化为系数a、b、c、d、e,得到排泥管线泥浆阻力特性公式的简化公式。
然后根据最小二乘法原理,建立系数a、b、c、d、e的线性方程组,并代入实际施工数据,计算求得线性方程组的系数,同时建立线性方程组系数矩阵。最后采用克莱姆法则解线性方程组,求得排泥管线泥浆阻力特性公式的系数a、b、c、d、e,最终求得排泥管线泥浆阻力特性拟合计算公式。如图1所示,本实施例提供的方法具体步骤如下:
第一步:试挖期间同一时间记录泥浆密度r、流速V与最后一级泥泵出口扬程H,每组泥浆密度、流速、泥泵出口扬程编为一组数据,编号为i(i=1,2,3,…)。
第二步:简化规范中排泥管线泥浆阻力特性公式,将土质特性参数、管道沿程阻力系数、局部阻力系数、实验室系数简化为a、b、c、d、e五个系数,保留泥浆密度r、流速V两个变量,简化后的公式形式与规范公式一致,如下所示。
Hm=aV2+bV-1+crV2+dr+e
第三步:以第二步中公式为基本形式,根据最小二乘法原理,建立系数a、b、c、d、e的线性方程组,如下所示。
式中:i为施工数据数组编号,Vi为泥浆实际流速,ri为泥浆实际密度,Hi为最后一级泥泵出口扬程。
第四步:建立第三步中线性方程组系数矩阵,
令:
x11=ΣVi 4,x12=ΣVi,x13=ΣriVi 4,x14=∑riVi 2,x15=ΣVi 2,y1=ΣHiVi 2
x21=∑Vi,x22=∑Vi -2,x23=∑riVi,x24=∑riVi -1,x25=∑Vi -1,y2=∑HiVi -1
x31=∑Vi 4ri,x32=∑riVi,x33=∑ri2Vi 4,x34=∑ri2Vi 2,x35=∑riVi 2,y3=∑HiriVi 2
x41=∑riVi 2,x42=∑riVi -1,x43=∑ri 2Vi 2,x44=∑ri 2,x45=∑ri,y4=∑Hiri
x51=∑Vi 2,x52=∑Vi -1,x53=∑riVi 2,x54=∑ri,x55=1,y5=∑Hi
将采集的i组实际施工数据代入上式中,分别计算x11、x12、x13、…、x55和y1、…、y5。
第五步:采用克莱姆法则解线性方程组,令:
求行列式D、D1、D2、D3、D4、D5。
第六步:求排泥管线泥浆阻力特性公式系数a、b、c、d、e,
第七步:将计算所得系数a、b、c、d、e代入第二步中公式,得排泥管线泥浆阻力特性拟合计算公式。
综上所述,本发明提出一种拟合挖泥船排泥管线泥浆阻力特性公式的方法,所述拟合公式基本形式和变量与规范中排泥管线泥浆阻力特性公式保持一致,且根据实际施工参数进行拟合计算,能较为准确地反应管路耗用泥浆水头情况,能有效避免规范中常规计算方法误差过大的问题。本发明克服了传统方法需对不同材质管路沿程阻力损失和管路附件局部阻力损失分别进行测量的缺点,具有快速、高效和可靠的特点,对大型挖泥船快速、合理确定泥浆输送施工参数具有积极的意义。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。此外,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (3)
1.一种拟合挖泥船排泥管线泥浆阻力特性公式的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:进行试挖,并记录试挖期间挖泥船的多组数据,所述多组数据包括泥浆的密度、流速以及最后一级泥泵扬程;
S2:根据规范中排泥管线泥浆阻力特性公式得到简化公式;
S3:根据最小二乘法,建立所述简化公式中系数的线性方程组,所述系数包括相关土质特性参数、管道沿程阻力系数、局部阻力系数以及实验室系数;
S4:利用克莱姆法则求解所述线性方程组以求出所述简化公式的系数,得到所述简化公式;
所述S1步骤具体包括:
进行试挖,并记录试挖期间挖泥船的泥浆的密度ri、流速Vi以及最后一级泥泵扬程Hi,i为施工数据组编号;
所述S2步骤具体包括:
简化规范中排泥管线泥浆阻力特性公式,将土质特性参数、管道沿程阻力系数、局部阻力系数、实验室系数简化为a、b、c、d、e五个系数,保留泥浆密度r、流速V两个变量,得到简化公式;
所述简化公式为:Hm=aV2+bV-1+crV2+dr+e;
所述线性方程组为:
aΣVi 4+bΣVi+cΣriVi 4+d∑riVi 2+eΣVi 2=ΣHiVi 2
a∑Vi+b∑Vi -2+c∑riVi+d∑riVi -1+e∑Vi -1=∑HiVi -1
a∑Vi 4ri+b∑riVi+c∑ri 2Vi 4+d∑ri 2Vi 2+e∑riVi 2=∑HiriVi 2
a∑riVi 2+b∑riVi -1+c∑ri 2Vi 2+d∑ri 2+e∑ri=∑Hiri
a∑Vi 2+b∑Vi -1+c∑riVi 2+d∑ri+e=∑Hi。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910138398.8A CN109933861B (zh) | 2019-02-25 | 2019-02-25 | 一种拟合挖泥船排泥管线泥浆阻力特性公式的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910138398.8A CN109933861B (zh) | 2019-02-25 | 2019-02-25 | 一种拟合挖泥船排泥管线泥浆阻力特性公式的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109933861A CN109933861A (zh) | 2019-06-25 |
CN109933861B true CN109933861B (zh) | 2023-05-26 |
Family
ID=66985831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910138398.8A Active CN109933861B (zh) | 2019-02-25 | 2019-02-25 | 一种拟合挖泥船排泥管线泥浆阻力特性公式的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109933861B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114386876B (zh) * | 2022-02-15 | 2022-11-25 | 中港疏浚有限公司 | 一种大型耙吸挖泥船艏吹智能分析系统 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101021878A (zh) * | 2006-02-14 | 2007-08-22 | 中国交通建设集团有限公司 | 绞吸挖泥船计算机自动寻优疏浚方法 |
CN103353908A (zh) * | 2013-06-20 | 2013-10-16 | 江苏大学 | 一种基于数值计算的管路阻力系数精确计算方法 |
RU2582486C1 (ru) * | 2015-03-04 | 2016-04-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Способ определения расходной характеристики гидравлического тракта и устройство для его осуществления |
CN108446521A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-08-24 | 江苏省水利科学研究院 | 一种多参数桥墩绕流阻力等效糙率经验概化方法 |
CN108627427A (zh) * | 2017-03-23 | 2018-10-09 | 中交上海航道局有限公司 | 一种测定绞吸挖泥船排泥管线泥浆阻力系数的方法 |
-
2019
- 2019-02-25 CN CN201910138398.8A patent/CN109933861B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101021878A (zh) * | 2006-02-14 | 2007-08-22 | 中国交通建设集团有限公司 | 绞吸挖泥船计算机自动寻优疏浚方法 |
CN103353908A (zh) * | 2013-06-20 | 2013-10-16 | 江苏大学 | 一种基于数值计算的管路阻力系数精确计算方法 |
RU2582486C1 (ru) * | 2015-03-04 | 2016-04-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Способ определения расходной характеристики гидравлического тракта и устройство для его осуществления |
CN108627427A (zh) * | 2017-03-23 | 2018-10-09 | 中交上海航道局有限公司 | 一种测定绞吸挖泥船排泥管线泥浆阻力系数的方法 |
CN108446521A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-08-24 | 江苏省水利科学研究院 | 一种多参数桥墩绕流阻力等效糙率经验概化方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
大型耙吸挖泥船艏吹中粗砂造陆施工技术;郭素明等;《水运工程》;20170425(第04期);170-174 * |
挖泥船吸扬作业系统的优化应用研究;陈芊屹等;《中国水运(下半月)》;20160115(第01期);21-24 * |
绞吸挖泥船输泥管路的摩擦阻力损失计算;牧青等;《船海工程》;20090825(第04期);24-26+30 * |
耙吸挖泥船挖泥工况阻力的近似计算;张太佶;《船舶》;20040831(第4期);12-17 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109933861A (zh) | 2019-06-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105588582B (zh) | 一种测控定位装置的位置标定方法和系统 | |
CN110806192B (zh) | 一种高堆石坝内部变形的监测方法 | |
CN109933861B (zh) | 一种拟合挖泥船排泥管线泥浆阻力特性公式的方法 | |
CN108629055B (zh) | 一种基于饱和输沙原理的沙质内河航道回淤量预报方法 | |
CN104389580B (zh) | 一种基于载荷力的抽油机井日产液量测量方法 | |
CN109183785A (zh) | 一种基于bim的工程桩施工方法 | |
CN107407933B (zh) | 管网诊断装置 | |
CN111075428B (zh) | 一种气井井筒积液时机及深度的快速判别方法 | |
JP2022542735A (ja) | 多点取水口の水頭損失係数及び分岐管流量の配分を計算する方法 | |
WO2022257661A1 (zh) | 一种长距离管道输送现场疏浚输送系统数据处理方法 | |
CN112836350B (zh) | 一种煤矿井下管网瓦斯抽采参数实时解算方法 | |
CN114021078A (zh) | 一种大坝监测量最佳统计模型优选方法 | |
CN111400974B (zh) | 一种估算矩形河渠壁面和床面切应力的方法 | |
CN108427654A (zh) | 一种中型以上淤地坝已淤积库容快速演算方法 | |
CN115600909B (zh) | 一种用于采石厂矿山修复土石方工程量计算分析系统 | |
JP4891858B2 (ja) | 表面性状評価方法およびコンクリート表面診断方法 | |
Cramer et al. | Improving allocation and hydrocarbon accounting accuracy using new techniques | |
Wang et al. | HEAD LOSS AT MANHOLES IN SURCHARGED SEWER SYSTEMS 1 | |
JP4901371B2 (ja) | 管路の圧力損失を表す係数の値の推定方法 | |
CN111811468B (zh) | 高心墙堆石坝沉降变形的预测方法 | |
CN114118603B (zh) | 一种土压平衡盾构出渣量预估与校正方法 | |
CN114757464B (zh) | 一种灌溉需求影响下的水位流量拟合方法 | |
CN114877860A (zh) | 一种长隧道多测站联测组合解算方法、装置和存储介质 | |
CN115034477A (zh) | 一种浆体管道经济运行分析系统及优化方法 | |
CN108229012B (zh) | 渠道水位流量关系模型的求解方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |