信息概要

沉箱结构水流绕流冲击实验是针对港口工程、海岸防护等水下构筑物的核心检测项目，主要评估沉箱在水流作用下的结构稳定性、冲刷特性和流体动力响应。该检测通过模拟复杂海洋环境中的水流冲击工况，为沉箱设计优化和安全运维提供关键数据支撑。开展此项检测能有效预防结构位移、基础掏空等重大工程风险，对保障海事工程寿命周期安全具有不可替代的技术价值。

检测项目

绕流流速分布测定：测量沉箱周边不同位置的水流速度变化规律

压力场分布测绘：记录结构表面动静态压力分布状况

涡脱落频率分析：捕捉水流分离产生的周期性涡旋特征频率

局部冲刷深度监测：量化基础周边河床/海床的最大侵蚀深度

水平冲击力时程记录：持续采集水流对结构主体的水平方向作用力

垂直脉动荷载测试：检测结构底部由水流紊流引发的上举力

结构振动加速度监测：评估水流激励引发的沉箱本体振动强度

尾流区长度测定：确定结构后方水流恢复平稳状态的距离

表面切应力分布：分析水流对结构表面产生的摩擦阻力分布

涡强强度量化：计算绕流过程中生成漩涡的能量强度等级

空化初生临界值：判定水流高速区是否发生空化现象的阈值

水流偏转角测量：记录流经沉箱后的主流方向改变角度

脉动压力幅值谱：获取压力波动在不同频率段的能量分布

回流区范围标定：确定结构背面形成的反向流动区域边界

紊流强度分布：测量不同位置水流速度脉动的相对强度

压力系数分布：计算结构表面压力与来流动压的无量纲比值

升力系数时变曲线：表征垂直方向非恒定流体力的变化过程

阻力系数时变曲线：表征水平方向流体阻力的动态变化特性

斯特劳哈尔数计算：分析涡街脱落频率与流速的关联参数

局部流速梯度测绘：绘制结构拐角区域的水流速度变化率

漩涡传播轨迹追踪：可视化记录脱落涡旋的移动路径

冲刷坑形态建模：建立基础周边侵蚀地形的三维数字化模型

流体动力矩监测：测量水流对结构产生的旋转力矩效应

表面流线可视化：显示结构周边水流运动轨迹的空间分布

边界层厚度检测：确定结构表面低速流动层的发育厚度

压力脉动均方根值：计算压力波动强度的统计平均值

分离点定位：识别水流与结构表面开始分离的精确位置

再附着点定位：确定分离水流重新接触结构表面的位置

湍动能分布：量化水流紊流运动的能量空间分布特征

涡量场分布：测量水流旋转强度的空间梯度变化

检测范围

重力式沉箱, 浮式沉箱, 格形沉箱, 圆筒形沉箱, 矩形沉箱, 阶梯形沉箱, 开孔沉箱, 消浪沉箱, 防波堤沉箱, 码头岸壁沉箱, 桥墩防护沉箱, 海上风电基础沉箱, 岛礁建设沉箱, 深水航道防护沉箱, 液化天然气码头沉箱, 船坞围堰沉箱, 海洋平台基础沉箱, 透空式沉箱, 多孔介质沉箱, 组合式沉箱, 倾斜面沉箱, 弧形头沉箱, 带裙板沉箱, 生态型沉箱, 装配式沉箱, 超大型沉箱, 异形沉箱, 钢混组合沉箱, 预应力混凝土沉箱, 加筋沉箱

检测方法

物理模型试验：按比例缩尺制作沉箱模型在水槽中进行水流模拟

粒子图像测速法：通过示踪粒子运动轨迹捕捉全场流速分布

压力传感器阵列法：在模型表面布置密集传感器网络采集压力数据

声学多普勒测速：利用超声波反射原理测量三维流速分量

激光多普勒测速：采用激光干涉技术获取单点高精度流速

时均冲刷地形扫描：采用激光扫描仪定量记录试验后地形变化

动态力传感器测量：通过六分量传感器直接获取流体作用力

高速摄影流场可视化：配合荧光染料记录复杂流动结构演变

表面摩擦测量：使用微型剪应力传感器获取壁面切应力

涡量场计算：基于速度梯度张量推导流场旋转强度分布

数字图像相关法：分析模型表面变形场的光学非接触测量

水听器空化监测：通过空泡溃灭噪声识别空化初生位置

加速度计振动测试：安装振动传感器获取结构动力响应谱

电阻式波高仪：同步监测实验过程中水面波动干扰特性

压力敏感漆技术：通过荧光强度变化获取全场压力分布

粒子追踪测速：利用浮标粒子运动轨迹重构瞬时流场结构

三维地形重构：采用结构光扫描技术建立冲刷地貌模型

相位平均分析法：提取周期性流动现象的相位锁定特征

涡识别准则应用：采用λ2准则等算法识别三维涡旋结构

计算流体动力学验证：将试验数据与数值模拟结果进行对比验证

检测仪器

循环水槽系统, 粒子图像测速仪, 多普勒流速仪, 动态压力传感器, 六分量力传感器, 三维激光扫描仪, 高速摄像机, 水下加速度计, 电阻式波高仪, 微剪应力传感器, 水听器阵列, 相位多普勒分析仪, 激光位移传感器, 结构光投影仪, 荧光示踪剂注入系统

荣誉资质

北检院部分仪器展示