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受限水域集装箱船运动特性数值模拟及安全通航对策研究
| 论文题名： | 受限水域集装箱船运动特性数值模拟及安全通航对策研究 |
| 关键词： | 集装箱船;浅水航行;运动特性;安全通航 |
| 摘要： | 本文选用由韩国海洋与海洋工程研究所（现为MOERI）开发的标准集装箱船型KCS，并做过详尽水池试验的系列船型船模做为计算对象，运用重叠网格技术，通过采用Star-CCM+的RANS求解器，对不同航速时船体下沉及纵倾进行了数值计算；对船舶在浅水中航行的船舶增阻和流场特性进行了数值研究，分析了浅水中船舶在不同航速下的阻力和流场变化规律，对船舶在弯曲航道中的漂移量进行了数值计算；对弯曲航道中流致漂移量与弯道曲率半径，船舶速度，船舶吃水深度，船舶偏航角之间的关系进行了计算。具体工作如下： （1）通过CFD方法对大型集装箱船在浅水中的船体下沉与纵倾进行数值仿真研究，通过数值结果与船模水池试验值的对比，证明了采用的数值方法的准确性和有效性。通过与经验公式对比，在水深吃水比h/d=1.2和h/d=1.5条件下，当航速小于12kn时，可用Hooft公式快速计算预报船舶的下沉量，确定安全富余水深，当航速大于12kn时，经验公式无法安全预报船体下沉量。在水深吃水比h/d=1.2和h/d=1.5条件下，当航速小于12kn时，可用Turner公式过高估计船舶下沉量，以保证充分安全的富余水深。 （2）利用Star-CCM+的RANS求解器，并考虑自由液面和舵对船舶流场的影响，对船舶在浅水中航行的船舶增阻和流场特性进行了数值研究，分析了浅水中船舶在不同航速下的阻力和流场变化规律，探讨产生浅水效应的内在原因。得出结论为当Fh=0.735时，船舶受到浅水效应的影响，随着航速增加，处于跨临界区和超临界区时，船舶阻力大幅跃升，船舶阻力的增加主要源于兴波阻力的增加，通过降速可以有效减缓浅水增阻效应，提高航行安全性。 （3）通过对弯道内的水流进行模拟，了解了弯道各个位置的水流特性。对集装箱船舶安全通航对策的提出提供了理论支持。并编写MATLAB程序绘制出曲率半径，船速，吃水大小，偏航角与流致漂移量的内在关联图。 （4）对集装箱船舶在受限水域航行，总结了通航特性，提出了安全通航对策。 |
| 作者： | 刘志刚 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 艾万政 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江海洋大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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