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船舶碰撞机理的数值仿真与试验研究
| 论文题名： | 船舶碰撞机理的数值仿真与试验研究 |
| 关键词： | 船舶碰撞;附连水质量;流固耦合;最大碰撞力 |
| 摘要： | 随着航运业与交通运输业的飞速发展，无论海上或内河，航行船只数量和吨位迅猛增加，且航速不断提高，航线也十分拥挤，因而船舶碰撞事故时有发生。船舶碰撞是指船舶在海上或者与海相通的可航水域发生接触造成损害的事故，其后果往往是灾难性的，例如人员伤亡，船只沉没，结构物损坏，甚至环境污染等。因此，无论从安全与经济角度、还是从环境保护角度来看，进行船舶碰撞机理及其损伤性能的研究具有重要的现实意义。 本文采用数值仿真和试验方法，建立碰撞模型，分别在有水与无水状态下发生碰撞作用(简称干碰与湿碰)，对比分析干碰与湿碰得到的最大碰撞力，探讨了水对碰撞过程的影响。 研究的主要内容如下： 1)建立了简单的有限元碰撞模型，用于模拟撞击体正面撞击固定障碍物。其中，撞击体纵向移动，被撞体四周固支。利用该碰撞模型，分别进行干碰与湿碰工况，湿碰工况通过流固耦合方法实现。比较两种工况计算得到的最大碰撞力，发现干碰最大碰撞力均大于湿碰最大碰撞力，说明水减小了碰撞力大小，由于水的阻尼效应，阻碍了碰撞运动。 2)设计了一套可靠合理的碰撞试验体系，用于探讨水对碰撞过程的影响。撞击船是一条在船头设有钢制撞击板的木质船模，它由系有重物的钢丝绳牵引前进，与固定在池壁上的压力传感器发生正面碰撞，钢制撞击板与压力传感器发生接触作用。碰撞模型分别进行了数百次干碰与湿碰试验。进行干碰工况时，木质船模在角钢轨道上滚动前进。通过对比分析两种工况试验测得的最大碰撞力，发现干碰工况下的最大碰撞力大于湿碰工况，进一步说明由于水的阻尼效应，水对碰撞运动起阻碍作用，并吸收了撞击船的部分碰撞动能，使得碰撞力减小。 |
| 作者： | 谭忠华 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 吴卫国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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