1.1 选题的目的及意义

港口是确保船舶顺畅进出与安全停靠的基础环境条件，航道则是在港湾、湖泊等水域中提供船舶安全航行的畅通通道。倘若港口与航道中产生了泥沙淤积，便会对船舶的通行、运输、停靠等带来不便，因此港口航道淤泥的清理工作在水运行业中显得尤为重要。

当代挖泥船的种类很多，有绞吸挖泥船，耙吸式挖泥船，链斗挖泥船、抓斗式挖泥船、铲扬式挖泥船等等，根据其工作环境及使用特点不同均有广泛的应用。而相对于其他挖泥船，耙吸挖泥船在疏浚作业时采取行进中挖泥的方式，并且集挖泥、装泥和卸泥多种功能于一身，具有自航性，无需其他的船只进行辅助，并且不会影响周围其他船舶航行；耙吸式挖泥船疏浚过程中采取一边行进一边挖泥的方式，疏浚效率较高；装有泥泵、排泥管线的耙吸挖泥船还可以进行吹填作业，将泥浆吹填到陆地上。以上优点使得耙吸挖泥船在国内外疏浚市场受到越来越多的关注，尤其是在近期国内外大型吹填作业和围海造陆工程中，耙吸挖泥船都大显身手。

耙吸式挖泥船的与其它挖泥船最大的区别在于其挖泥设备是耙头，通过耙头挖掘水下泥土，与进入耙头的水混合成泥浆后由泥泵吸入。疏浚业内很多研究试验都表明在对硬质土进行施工时，单靠耙齿的切削力效果很差，在耙头装有高压喷嘴后，采用高压冲水破土的效率可以比不用高压冲水提高90%左右。现有关于耙吸式挖泥船的研究主要集中在结构优化和施工工艺，而针对耙头上装载的喷水装置研究相对较少，其效率还有很大提升空间。喷水装置工作参数受泥质，暗流，地形的影响很大，喷水压力、喷射角度等关键参数设置不当，有可能造成吸泥管堵塞，耙头工作效率下降，因此有必要对耙头喷水装置进行系统的研究。

基于此，提出了“ 耙吸式挖泥船耙头喷嘴排列优化”的课题，以提高耙头效率为目标，以耙头喷嘴排列优化为主线，系统研究了喷嘴的流动特性。本文拟利用计算流体动力学分析软件Fluent对耙吸船耙头喷嘴的排列方式进行数值模拟，掌握耙吸船喷水装置的流动特性，不同排列方式及工作参数下耙头流场动力学特性进行分析，为耙头设计提供有价值的参考。

1.2 国内外的研究现状分析

1.2.1国外研究现状分析

在研究如何提高耙头挖掘能力和施工效率方面，国外疏浚公司和挖泥船制造商不断对耙头进行研制和开发。

比利时国际疏浚公司为疏浚硬粘土研制了安装超高压射流系统(DRACULA)的专用耙头，最大射流压力达38 MPa，使用后疏浚硬粘土的产量提高15％一27％，还避免了耙头的堵塞现象，并使挖泥船的油耗平均降低5％；他们为耙吸挖泥船“PaIlieter”号研制安装了复杂高压冲水系统的新型耙头，耙头活动罩上的水门也由液压油缸控制，挖掘能力极强，据报导可以近乎对原状土的密度进行挖掘田。

荷兰Boskalis公司为了疏浚粘土夹砾石这种难挖的土质，专门开展了试验研究，并研制了具有强劲的高压冲水系统的专用耙头。