摘要：若想更加全面地对船舶及海洋工程水动力参数进行深入的研究，试验水池是一个不可或缺的平台。也就是说，试验水池的设计合理与否、科学与否，决定了最终的精度，对我国船舶与海洋工作的发展提升有着较大的影响。因此对船舶与海洋工程试验水池工艺设计的研究具备很重要的理论价值，本文主要阐述了设计试验水池的基本原则，讨论了不同水池尺度参数以及相关工艺系统的设计，希望可以为相关人员提供一些借鉴。
1、江苏扬子三井造船有限公司 江苏 太仓 215428； 2、新大洋造船有限公司，江苏 扬州 225107
摘要：若想更加全面地对船舶及海洋工程水动力参数进行深入的研究，试验水池是一个不可或缺的平台。也就是说，试验水池的设计合理与否、科学与否，决定了最终的精度，对我国船舶与海洋工作的发展提升有着较大的影响。因此对船舶与海洋工程试验水池工艺设计的研究具备很重要的理论价值，本文主要阐述了设计试验水池的基本原则，讨论了不同水池尺度参数以及相关工艺系统的设计，希望可以为相关人员提供一些借鉴。
船舶与海洋工程学是船舶力学的重要组成，其主要的研究对象即为试验水池。通过合理设计试验水池，对船体流动所遭逢的很多物理学问题精准了解，以推促流体力学计算技术的持续优化。船舶与海洋工程试验水池工艺设计所涉内容较为庞杂，需要设计工作者具备较强的专业知识，不断进行经验的总结积累，才能突破更多技术限制，得出愈发精准的数据信息，为船舶力学的发展做出贡献。
作为一项系统且繁复的工作，船舶与海洋工程试验水池工艺设计至关重要。若想做好这项工作，需要坚持以下几个方面的原则：一是高效原则。设计试验水池牵扯到很多方面的知识，所以应当合理安排人员参与，保证这些人员可以运用较为先进的设备以及成熟的技术，达成最终的设计目标，提升设计的整体质效；二是合理原则。这一类原则主要是指要合理划分船舶与海洋工程试验水池不同的区域和部分，确保布局的合理性以及之后拓展的充裕空间；三是规范原则。设计试验水池的进程中，需要对不同的组成进行充分的考虑，需要对实现的功能进行全面的考量，确保参数与试验要求相满足，与国家规范相适应；四是节约原则。设计试验水池时需要坚持降本增效的理念，尽可能地保护生态环境，降低对环境的破坏，规避不必要的浪费消耗，推进节能减排工作。
试验水池尺度参数会很大程度上影响试验结果，关乎到试验的过程是否顺利。不一样的试验水池，参数也是不一样的。所以相关人员需要对试验水池的尺寸参数给予重视。
水池宽度、最大水深、水池静水域长度是重要的参数，设计的过程中需要进行重点考虑。其中水池宽度受系泊方式、试验模型大小影响。系泊方式由垂直张紧、悬链线型系泊以及斜向张紧系泊之分，其中前两种方式，要么占地小，要么可通过专业技术实现大尺度的模拟。因此，对水池宽度参数要求比较小。对称布置斜向张拉，占用较大面积。水池宽度应为模型余量、模型尺寸以及斜拉索占用的尺寸之和，设计时应加以准确计算。
总的来看，影响试验水池水深的因素较多，包括干弦尺寸、搁墩高度、假底尺寸、实际工作水深，最大缩尺比等等，设计时需进行相关计算，保证水池深度满足实验要求。水池静水域长度包括试验区域长度L0、以及水流进入试验区域流经的长度L1，以及为防止出水扰动，还应保证试验区域和出水口之间留L2的距离。显然，水池静水域长度为三者之和。
开展船模拖曳水池设计时，应该考虑的尺度参数包括水池长度、横截面积、水深、水池宽度等要素。其中设计水池长度时，应认真分析拖车的制动长度、稳定段、加速段等尺寸。同时，还应当将消波滩段、造波机段的长度悉数考虑在内。另外，为保证试验安全，还应预留一定的安全距离。
水池横截面尺寸的确定过程较为复杂，需要进行专业的计算，并进行充分的论证。其中阻塞是设计时需要认真考虑的重要内容。一般情况下，当水池横截面积为150倍的船横剖面积时，阻塞效应不能超过0.68%。
试验水深受最长、船模吃水影响。通常情况下应超过50%的最长或为船模吃水的15倍。水池宽度至少应达到船模宽度的12倍。
操纵性耐波性水池设计时水池宽度、长度的确定和船模拖曳水池较为类似，不过水池宽度通常为4~5倍的船模长度，并且将安全距离考虑在内。另外，根据相关规范要求，造波机和模型间的距离至少应达到5倍的波长。将模型自身尺寸和预留的一些试验区域考虑在内，应将水池净水域宽度设计为波长的10倍。
为使试验参数愈发贴近实际环境、更加准确，相关人员在设计过程中需要着力关注造风系统、造流系统、造波和消波系统等工艺系统的设计。现将工艺系统设计阐述如下：
在开展试验水池造风系统设计时，一定要确保所设计的系统能够在试验区域全覆盖，使这一区域能够获得稳定的风。通常在设计的时候，将若干轴流式风机进行并排设计，一般就可以满足相关的要求。再有就是，造风系统会产生不同方向、大小不一的风，造风系统的设计一定要保证其可移动的特性。设计时还应做好造风系统风谱、受风范围、最大风速的分析与计算，产生可满足不同试验要求的风。
试验水池设计展开进程中，造流系统的设计亦是颇为重要的。为使设计要求得到满足，需要借鉴国际上先进的造流系统，即，设计为池外循环造流系统，在池外消除掉回流、旋涡等，为试验区域营造良好的湍流强度。另一方面，为方便模拟垂直方向上的剖面流速，应将造流系统在水深方向上设计若干、相互独立的数层，通过调节不同层的水泵获得不同的水流速度。设计造流系统时，造流分层数、整体平均流速、底层流速以及表层流速是重要指标，设计时应重点予以考虑。
试验水池造波功能主要通过造波机来实现，水深数值的不同，对应不同类型的造波机，设计的时候一定要深刻地认识到这一点。比如在水池深度值较大的情况下，可以选择使用摇板式造波机。在水池深度值较小的情况下，可以选择使用推板式造波机。另外，为防止波浪达到水池壁出现反射情况还应进行消波系统的设计，即，在和造波机对应的水池壁上设计升降式消波器、池端消波机等，确保水池内部形成稳定、均匀的波浪，满足实验要求。设计试验水池的造波与消波系统时，应综合考虑波向、周期、波长、最高等参数，制造出满足试验要求的各种波浪。
船舶和海洋工程试验水池工艺设计复杂程度较高，专业性比较强。为了达成最终的设计目标，营造各种满足试验要求的环境，相关设计工作者需要持续深入钻研该项技术，借鉴一些国内外的好做法，持续增进设计水准。此外还要严谨遵循相关设计规范，明晰设计原则，继续深入了解不同类型试验水池的构成、功能，以确定合理的设计参数、工艺系统功能的方法，保证设计的质量。
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