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回头弯曲航道船模试验及数值模拟研究
| 论文题名： | 回头弯曲航道船模试验及数值模拟研究 |
| 关键词： | 小半径弯曲航道;整治工程;小尺度船模;船舶操纵运动 |
| 摘要： | 湘江是“两横一纵两网十八线”规划的核心组成部分，是其中的重要环节，其作用不可忽视。琵琶洲的弯曲航道位于浯溪枢纽库区，由于水深较大，而且河道属于典型的小半径弯曲航道，形状上属于回头弯，是一条极具特色和代表性的航线。为了更好地了解此类航道，我们需要仔细的研究和分析它的特点。 弯曲航道在我国河道类别中是一种较为普遍的现象, 弯道的出现往往会让河道中的流态随之改变，水流状况也会相应的发生变化，变得十分复杂, 容易对船舶航行造成不良影响。因此, 为了改善船舶在弯道处的通航条件，本文在船模通航试验和MMG船舶操纵运动数学模型试验的基础上，依托湘江琵琶洲小半径弯曲航道整治工程，选择小尺度船模技术对船舶在设定的代表流量工况下的舵角、漂角以及航速等航行参数展开详细的研究，同时运用仿真程序对其进行详细的模拟计算和分析。本文的主要研究内容和结论如下： （1）通过湘江永州至衡阳三级航道琵琶洲滩航道的小尺度船模试验，发现船舶在不同航槽布置方案上的行驶情况存在差异，从而展开深入的研究和详细的分析，最终确定出船舶行驶的最佳航线。接着对小尺度船模试验进行了探讨，分析航槽布置的关键影响因素，攻克了航槽设置的技术难题。 （2）通过物理模型和自航船摸试验分析得出，琵琶洲急弯的形成与其弯曲的半径过小因素有关，为了解决这一问题，可以采取一系列的有效措施，如建设堤坝，扩大弯曲的半径，优化航线的设计，提高航线的安全性以及提高航线的运输能力，实施高效的航道整治方案。 （3）经过系统的研究，利用MATLAB软件编写相关程序和构建出船舶操纵运动数学模型，搭建仿真试验平台，该模型可以有效且全面地体现船只行驶过程中涉及到的各种复杂的机理，而且可以根据不同的试验情况，采取不同的试验方案进行模拟，同时以实船数据验证船舶操纵运动数学模型的适用性，从而为下一步的仿真试验研究和应用奠定良好的基础。 （4）本文结合小尺度船模试验和船舶操纵运动数学模型试验仿真的结果，获得一致结论，即船舶的最佳航线为：沿左岸缓流区抱凸岸上行，沿江心主流下行。 |
| 作者： | 龚梁爽 |
| 专业： | 土木水利 |
| 导师： | 蔡创 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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