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考虑浅水效应的船舶操纵运动数值模拟
| 论文题名： | 考虑浅水效应的船舶操纵运动数值模拟 |
| 关键词： | 内河航道;浅水域航行;船舶操纵;流体力学 |
| 摘要： | 当前长江黄金水道战略的提出为我国长江流域航运的发展带来了前所未有的机遇。与此同时，随着航运业的迅速发展，船舶吨位急剧增大，船舶航速不断提高，航道变得越发拥挤，使得船舶通航安全也受到越来越多的重视。船舶操纵运动数值模拟是研究船舶运动参数，提供船舶操纵指标的有效途径和手段，可为通航安全提供重要决策基础。近年来，船舶安全事故在长江流域时有发生，其中在山区河流尤为突出，其坡陡流急的特性是一个重要的原因。另外，船舶的操纵性能的好坏也与船舶航行的安全性和经济性密切相关。虽然长江黄金水道已完成部分渠化，部分山区河流的航道条件有所改善，但山区河流的整体航运形势仍不容乐观，尤其是部分浅水流域造成诸多行船不便，甚至水上交通事故;并且西南地区的水运主要依托于山区河流，所以针对山区河流（尤其是浅水域）通航安全性即船舶操纵性能预报的研究具有非常重要的实际工程意义。 本研究主要内容包括：⑴介绍平面二维水流数学模型的建模原理及离散方法，并基于该模型采用Fortran语言编写计算程序，与此同时，运用工程实例验证该水流数学模型的可行性及精确性，并为船舶操纵运动数值模拟提供流场分布信息。⑵介绍在深水域条件下，以MMG模型为基础的船舶操纵运动数值模拟中的船舶运动方程，方程中所涉及的水动力参数的计算方法，以及方程的离散求解方法。运用Fortran语言依据模型搭建仿真平台，并采用实船船型参数对搭建的船舶操纵运动数学模型进行了适用性验证，及各工况条件下的典型船舶操纵性试验即回转试验和z形试验，为船舶操纵性试验仿真提供基础铺垫。⑶以深水域船舶操纵运动数学模型为基础，考虑浅水影响，采用对部分受影响较大的水动力参数进行数值修正的方法，来构建考虑浅水效应的船舶操纵运动数学模型。并运用Fortran语言编写计算程序，构建仿真平台，为浅水域船舶操纵性试验以及浅水效应影响分析，提供有力支撑。并进行动水、静水条件下的各工况航行试验，如Z形试验，回转性试验对该数学模型进行可行性验证。⑷采用实船数据结合深水域、浅水域工况下的仿真平台，针对藤县大桥附近水域进行复杂工况的操纵运动仿真，并对不同工况条件下的船舶运动轨迹进行对比分析，以及对仿真平台输出数据的处理，以图形的形式反映各工况条件下船舶参数的变化。 |
| 作者： | 张欢 |
| 专业： | 水利工程；水利水电工程 |
| 导师： | 郑丹;童思陈 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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