武汉理工大学

绞吸式挖泥船智能作业系统理论体系与关键技术

——武汉理工大学

项目针对疏浚工程中面临的切削-混合-输送全流程理论体系尚不成熟、多维度虚实一体工程效果评价综合实验体系和平台缺乏、智能疏浚决策支持系统适应性较差等三大难题，以“理论拓展—技术创新—工程应用”为主线，产学研用相结合，采用调研、资料分析、数值模拟、物模试验、现场试验等方法和技术手段深入开展研究，历时十余年进行技术攻关，在疏浚理论、实验体系建设和智能决策支持系统等三个方面取得了关键技术的创新和突破。
       （1）开展了疏浚切削-混合-输送全流程的理论体系研究。提出了疏浚土质参数的表征方法，构建了适用于模拟绞吸式挖泥船切削系统挖掘过程的液固两相流模型，揭示了不同类型绞刀对疏浚介质的挖掘-混合规律；提出了表征异形粗颗粒形状与曳力系数的算法，实现了异形疏浚物料管道输送流动特性的精准预测；
       （2）开展了疏浚关键设备的试验与试制。突破了大型复杂装备小型化的技术难题，研发了系列绞吸式挖泥船切削系统，研制了各类模型绞刀并开展切削试验；设计了自适应双绞刀环保挖泥装置，提高了绞刀对水底复杂地形的适应能力；研制了三套不同管径的多相管输实验台，研制了管道加气输送装置，提升了管道长距离输送效率；
       （3）开展了绞吸式挖泥船智能作业系统关键技术与应用研究。开发了能适应不同土质、机具与工况的疏浚施工全周期智能疏浚决策支持系统，该系统以前述理论与试验研究为基础，搭载了丰富的的疏浚物理模型，并结合挖泥船施工现场与历史数据，基于数据-机理双模混合驱动，实现了“浚前-浚中-浚后”多维度的绞吸式挖泥船高效低耗施工决策支持。
项目成果丰富和发展了计算流体力学、管道水力输送、岩土力学等学科的理论和技术，引领了我国疏浚行业技术自主创新，推动了科研成果转化为现实生产力。项目研究成果引领了我国疏浚行业技术自主创新，推动了科研成果转化为现实生产力，在长江中游航道维护疏浚、黄骅港综合港区航道疏浚和新加坡集结地吹填等大型工程中发挥了重要作用。