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浅水域KVLCC2水动力特性及操纵性预报研究
| 论文题名： | 浅水域KVLCC2水动力特性及操纵性预报研究 |
| 关键词： | 油轮船型KVLCC2;浅水域安全通航;水动力特性;操纵性预报 |
| 摘要： | 随着大型船舶数量增多，碰撞事故风险也迅速提高，保障船舶在浅水域安全通航是国内外学者、港航企业及驾驶员的重点关注内容。第29届国际拖曳水池会议(InternationalTowingTankConference，ITTC)指出浅水域会恶化船舶的回转能力，降低舵效及螺旋桨效率，但常规船模设备难以完成浅水域的试验，理论及试验研究仍然较少，对浅水域操纵性的认识仍然不足。为了探究浅水效应影响机理，分析船舶在深浅水操纵性指标差异，本文主要工作如下: 首先本文以ITTC公布的标准油轮船型KVLCC2为研究对象，构建了分离式MMG六自由度模型，基于浅水经验公式分别计算船体水动力和船桨舵干涉。对于船桨舵干涉方面，经验公式虽可以反应变化浅水影响趋势，但应用在船舶回转运动中的预报精度较差，针对此问题，本文提出了一种改良的修正公式并在预报船舶回转轨迹、战术直径等操纵指标表现上均优于传统经验公式，是一种在设计初期考虑浅水对桨及舵效损失的快速计算方法。而船体水动力与水深耦合复杂，基于浅水经验公式的回转运动预报误差较大，因此需对船体水动力进行深入的数值模拟研究。 为了建立合适的数值模拟方案，从网格无关性、湍流模型和运动方式上进行数值验证。利用数值模拟获得的水动力导数进行标准船舶操纵性仿真并与试验运动轨迹、航向角、超越角及转艏速率对比，验证方案的可行性。随后在此基础上进行吃水与水深比d/H为1.2、1.5、2、8.3四种条件下的斜航、直航、不同漂角的旋臂运动数值模拟。结合船表压力、流线分布、艉部速度云图等流场信息解释水动力导数变化规律及影响机理，着重对比不同水深船体水动力特性，并根据航向稳定性指标定性判定船舶KVLCC2的操纵性变化。 最后利用船桨舵干涉修正公式和数值模拟获得的船体水动力导数构建完整的操纵数学模型，通过不同水深下的仿真研究，比较了超大型船舶KVLCC2在轨迹、航速、超越角等方面的差异，丰富了浅水域操纵性研究。结合渤海水域气象进行了风载荷下的船舶运动仿真，包括风中回转运动及保向性研究，仿真结果对指导预防海事事故具有一定的参考价值，有助于提高人们对船舶在浅水域航行时船舶水动力性能和操纵性的认知。 |
| 作者： | 庞占伟 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 林壮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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