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原文传递基于流体力学及熵原理的集装箱港区交通流研究

论文题名：	基于流体力学及熵原理的集装箱港区交通流研究
关键词：	流体力学;集装箱港区;港口交通流;类热力学熵
摘要：	由于集装箱在运输过程中的优势以及适箱货物的不断增多，集装箱港口在各国经济发展中占有越来越重要的地位，因此，集装箱吞吐量已经成为衡量一个港口竞争能力最为重要的指标。然而，目前在集装箱港口中普遍存在交通压力过大、港区堵塞严重的问题，导致这一现象的原因主要是港区集疏运规划不当，进而造成船只排队等待、货物不能及时集输港等一系列影响港口吞吐量增长的不利后果。另一方面，国内外知名的集装箱港口大多位于经济发达的沿海地区，这些地区寸土寸金，土地资源极其宝贵，如何在合理利用土地资源的基础上使港区交通流顺畅，保证港口的通过能力，已经成为一个亟待解决的问题。目前，国内外对于港口交通流方面的研究尚处于初步发展阶段，具体体现在两个方面：(一)研究内容相对孤立。目前的研究将港区各系统作为单独的研究对象，虽然在各方面取得了不同的研究成果，但忽视了其内在联系；(二)研究手段相对单一。大多数研究是从管理科学角度展开，这些研究首先假设其不变的流动方式，然后在此基础上进行管理方法上的优化，上述研究方法忽视了集装箱交通流本身所具有的自然流动属性，因而不能完全反映出集装箱最佳的流动状态。本文研究内容及手段与以往相关研究具有较大差别。将集装箱港区堆场.道路作为整体系统进行研究，认为堆场与道路布置之间存在内在联系，堆场与道路系统的协调性对于集装箱港区的畅通与否至关重要。而这一点正是目前研究领域的空白，在我国港口工程技术规范中尚未有明确的条文规定。本研究选用类热力学熵及流体力学原理对集装箱堆场一道路系统进行关联性分析，这是本课题的创新点之一。注意到港区道路中集装箱交通流与流体的相似性，本文提出了采用经典流体力学原理模拟、研究集装箱在道路中运动规律的想法，首先建立了港口集装箱交通流与流体力学概念体系的比照关系，进而运用流体力学中质量守恒、动量定理等原理，针对港区道路中的集装箱车流进行分析，并对不同流态进行判别，最终导出港内道路保持最大通行能力的最优长度表达式。在推导过程中采用了稠密车流线性化密度分布假设，并在此基础上利用几何原理解决了时空积分的困难。本文引入熵原理对堆场系统的有序度进行了描述，选用Lotka-Volterra模型揭示堆场堆存率与闸口数量之间的非线性关系，并对此模型进行了稳定性分析，最终得到堆存率控制阈值。本文通过闸口将集装箱港区的堆场与道路相连接，不仅符合实际港区的布置现状，而且将堆场与道路各项指标相关联，找到港区陆域布置的计算方法。同时，本研究运用国内大型集装箱港的数据进行了验证，得到较为满意的结果。本文的结论为集装箱港区堆场.道路布置提供了理论上计算依据，对港口规划及生产运营具有指导意义和参考价值。
作者：	刘芸
专业：	港口、海岸及近海工程
导师：	史宏达;李华军
授予学位：	博士
授予学位单位：	中国海洋大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文