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风浪中船舶操纵运动仿真数学模型研究
| 论文题名： | 风浪中船舶操纵运动仿真数学模型研究 |
| 关键词： | 船舶操纵;运动仿真;数学模型;风浪干扰力 |
| 摘要： | 随着世界经济一体化的快速发展，海上交通运输业日益繁忙，但由于恶劣的海洋环境以及人为操控失误等原因，全球每年都有大量船舶失事，为提高船舶航行安全性，迫切需要对各种海况下的船舶操纵性能进行有效评估。风浪中船舶操纵运动数学模型的研究的主要目的就是更加快速、准确地描述船舶在复杂海况下的运动轨迹和姿态，为船舶操纵性能预报和仿真模拟提供基础数学模型。 为此本文根据MMG分离建模思想，将船、螺旋桨、舵单独考虑，在随船平动坐标系基础上，将耐波性计算方法融入操纵运动模型中，计及升沉和纵摇运动的影响，将常规四自由度操纵运动方程扩展至六自由度，并且考虑到船舶横摇阻尼随航速和横摇幅值的变化，以及升沉和纵摇运动附加质量与阻尼系数随遭遇频率的变化，在保证仿真计算速度的前提下，提出了一个更为高效的六自由度操纵运动仿真数学模型。 利用理论与经验相结合的方法，本文分别建立了船舶操纵运动过程中风、浪干扰力的计算模型。采用数值风洞技术对某大型船舶不同风向角下的风干扰力进行了计算，将计算结果与仿真计算结果进行了比对。采用切片法对不同浪向角下对应于不同频率的规则波波浪干扰力进行了计算，将计算结果与仿真计算结果进行了比对。风、浪干扰力比对结果表明本文风浪干扰力计算模型具有较高的可信度。 在将某大型水面船舶静水中回转运动和Z型操纵运动计算结果与试验结果进行比对检验后，笔者利用上述仿真模型对风干扰力下、规则波干扰力下、不规则波干扰力下以及风浪联合作用力下的船舶回转运动轨迹与姿态进行了仿真计算，重点分析了不同风速、不同风向、不同波高、不同波长以及不同浪向对船舶回转运动的影响。根据分析结果文中提出了船舶机动航行中具有重要参考意义的结论，为后续研究提供了理论参考。 |
| 作者： | 葛海超 |
| 专业： | 流体力学 |
| 导师： | 丁勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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