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乌江通航隧洞与千吨级船舶关联性数值模拟研究
| 论文题名： | 乌江通航隧洞与千吨级船舶关联性数值模拟研究 |
| 关键词： | 通航隧洞;千吨级船舶;关联性模型;数值模拟 |
| 摘要： | 乌江流域所在省份贵州省、重庆市在长江经济带中占有十分重要的地位，其腹地资源和货物运输种类非常适合水路运输。但由于自然航道尺度有限且多急弯，乌江船舶的大型化发展受到制约，水路货运的优势未能充分发挥，当前乌江航道提等扩能工程建设已被提上议事日程。为响应国家保护自然生态的号召，避免大面积破坏植被，规划建设的通航设施为组合式，其中通航隧洞是其构成之一。拟建的乌江通航隧洞两端分别通过引航道与船闸、升船机连接，顶部为圆拱形封闭式结构，岸壁为直立型，且航道尺度有限，为半封闭限制性航道。乌江未来千吨级发展船型以干散货船和集装箱船为主，船舶通行于断面系数小于4的限制性航道中，其航行性能以及对隧洞岸壁的影响关系与敞开式限制性航道有别，特别是船舶上层建筑的影响不容忽视，亟待开展乌江通航隧洞与通行千吨级船舶的关联性研究。本文拟在理论分析的基础上，开展乌江通航隧洞与通行千吨级船舶关联性数值模拟研究，论文成果可为乌江通航隧洞航道尺度的确定和通行千吨级船舶航行性能预报提供参考，同时也可为类似的隧洞工程建设提供借鉴。 本文首先阐述了论文的研究背景、目的和意义，分析了国内外的研究现状；基于对通航隧洞与千吨级船舶相互影响关系的初步理论分析，明确建模思路，确定关联性指标和相关影响参数及范围，设定数值模拟工况；并以思林通航隧洞与千吨级集装箱船为研究对象，依托STAR CCM+软件平台进行仿真建模，明确仿真要素，通过网格无关性分析与参数求解有效性分析，验证数值模拟方法的可靠性；接着，根据各工况的计算结果，分析乌江通航隧洞与通行千吨级船舶的相互影响关系；最后，结合数值模拟结果，构建了乌江通航隧洞航道尺度与通行千吨级船舶参数关联性数学模型，并通过典型模型试验验证了预报模型的有效性。综合考虑船舶阻力性能、航行安全以及船舶对岸壁的影响程度，建议乌江通航隧洞航道宽度取16m，隧洞航道水深可取5.5m或6.0m，通行千吨级船舶的控制航速以不大于1.2m/s为宜。 |
| 作者： | 陈雪华 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 王丽铮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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