原文传递
透空式高桩码头船舶靠离泊数值模拟研究——以东营港扩建工程为例
| 论文题名： | 透空式高桩码头船舶靠离泊数值模拟研究——以东营港扩建工程为例 |
| 关键词： | 船舶靠离泊;数值模拟;船舶操纵性;数学模型;高桩码头 |
| 摘要： | 为适应国际贸易需求和运输船舶向大型化发展的趋势，港口的规模将越来越大，对航道水深要求也越来越高。而在有限的自身掩护的天然深水港址开发殆尽之后，港口建设逐步进入水深浪大的海域。但是随着水深的增大，港池风浪流较大，泊稳条件较差，给船舶进出港和靠离泊安全带来一定影响。为了综合分析船舶进出港和靠离泊的安全性，确定船舶安全靠离泊条件，需对船舶靠离泊进行模拟研究，为工程建设和船舶操纵提供参考依据。 数值模拟是采用数学模型来模拟某种物理现象，通过电子计算机用数值计算法近似求解，藉以复演自然演变过程的总称。海洋动力环境数值模拟就是以微分方程为理论基础，并通过微分方程的离散，变成代数方程，最后采用电子计算机进行近似求解。本文将二维潮流基本方程作为控制方程，利用局部加密的三角形网格，差分离散控制方程，并确定控制域及其定解条件，在现有水深地形及大范围数值模拟基础上，根据引桥及码头的特殊结构型式，按照最不利的靠离泊及进出港条件建立港池水域二维潮流数值模型。 总的来看，船舶操纵性的研究基本上有两种方法。一是从基本运动方程出发确定方程中所包含的水动力系数，求解方程。目前在船舶运动模型化研究中有两大流派：整体式水动力模型结构，把船体、螺旋桨和舵看作一个整体，避免了处理它们之间的干扰，能给出相当好的结果，但不便于组织系列化模型试验；分离式水动力模型，将船体、螺旋桨和舵所受到的水动力分开考虑，在充分估计它们之间相互影响的基础上进行叠加，虽然要处理复杂的船桨舵响应问题，但每一项水动力都具有明显的物理意义，便于应用系列化的模型试验结果来进行计算。另一种方法是将船舶看成是一个动态系统，引入运动响应模型，用控制理论来分析船舶运动。本文在船舶操纵性的模拟研究中采用的是分离式水动力模型。 本文以东营港扩建工程透空式高桩码头为例，针对三种设计船舶，参考了国内外同类型船舶的水动力试验资料，估算了船舶操纵运动数学模型所需的水动力系数，并对船舶操纵运动性能进行了详细的计算。在二维潮流数值模拟计算的基础上，采用其计算结果作为船舶进出港航行及靠离泊数值模拟的基础数据，以分离式水动力模型对船舶靠离泊进行研究，并考虑了风浪流影响。分析了设计船舶在不同工况条件下的安全靠离泊条件及安全靠离泊方式，论证了船舶靠离泊及进出港的安全性，验证了水域布置的合理性，并对船舶安全靠离泊提出了建议，为工程建设、船舶操纵和港航有关管理部门提供了科学依据。 |
| 作者： | 范天会 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 史宏达 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国海洋大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
