本文關鍵詞：考慮淺水效應的船舶操縱運動數(shù)值模擬

  更多相關文章： 深水域 淺水域 船舶操縱運動 數(shù)值模擬

【摘要】：當前長江黃金水道戰(zhàn)略的提出為我國長江流域航運的發(fā)展帶來了前所未有的機遇。與此同時,隨著航運業(yè)的迅速發(fā)展,船舶噸位急劇增大,船舶航速不斷提高,航道變得越發(fā)擁擠,使得船舶通航安全也受到越來越多的重視。船舶操縱運動數(shù)值模擬是研究船舶運動參數(shù),提供船舶操縱指標的有效途徑和手段,可為通航安全提供重要決策基礎。近年來,船舶安全事故在長江流域時有發(fā)生,其中在山區(qū)河流尤為突出,其坡陡流急的特性是一個重要的原因。另外,船舶的操縱性能的好壞也與船舶航行的安全性和經濟性密切相關。雖然長江黃金水道已完成部分渠化,部分山區(qū)河流的航道條件有所改善,但山區(qū)河流的整體航運形勢仍不容樂觀,尤其是部分淺水流域造成諸多行船不便,甚至水上交通事故;并且西南地區(qū)的水運主要依托于山區(qū)河流,所以針對山區(qū)河流(尤其是淺水域)通航安全性即船舶操縱性能預報的研究具有非常重要的實際工程意義。本文基于內河航道本質屬性,結合二維水流數(shù)學模型,針對常見的內河淺水航區(qū)進行了船舶操縱數(shù)值模擬及仿真相關研究,主要研究內容如下:(1)簡要介紹平面二維水流數(shù)學模型的建模原理及離散方法,并基于該模型采用Fortran語言編寫計算程序,與此同時,運用工程實例驗證該水流數(shù)學模型的可行性及精確性,并為船舶操縱運動數(shù)值模擬提供流場分布信息。(2)介紹在深水域條件下,以MMG模型為基礎的船舶操縱運動數(shù)值模擬中的船舶運動方程,方程中所涉及的水動力參數(shù)的計算方法,以及方程的離散求解方法。運用Fortran語言依據(jù)模型搭建仿真平臺,并采用實船船型參數(shù)對搭建的船舶操縱運動數(shù)學模型進行了適用性驗證,及各工況條件下的典型船舶操縱性試驗即回轉試驗和z形試驗,為船舶操縱性試驗仿真提供基礎鋪墊。(3)以深水域船舶操縱運動數(shù)學模型為基礎,考慮淺水影響,采用對部分受影響較大的水動力參數(shù)進行數(shù)值修正的方法,來構建考慮淺水效應的船舶操縱運動數(shù)學模型。并運用Fortran語言編寫計算程序,構建仿真平臺,為淺水域船舶操縱性試驗以及淺水效應影響分析,提供有力支撐。并進行動水、靜水條件下的各工況航行試驗,如Z形試驗,回轉性試驗對該數(shù)學模型進行可行性驗證。(4)采用實船數(shù)據(jù)結合深水域、淺水域工況下的仿真平臺,針對藤縣大橋附近水域進行復雜工況的操縱運動仿真,并對不同工況條件下的船舶運動軌跡進行對比分析,以及對仿真平臺輸出數(shù)據(jù)的處理,以圖形的形式反映各工況條件下船舶參數(shù)的變化。
【關鍵詞】：深水域 淺水域 船舶操縱運動 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U661.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 二維水流數(shù)學模型研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 船舶操縱運動數(shù)學模型的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 船舶操縱運動仿真系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 主要研究內容及技術路線15-17
• 1.3.1 主要研究內容15-16
• 1.3.2 技術路線16-17
• 第二章 二維水流數(shù)學模型簡介及驗證17-25
• 2.1 貼體正交曲線坐標系二維水流數(shù)學模型17-20
• 2.1.1 貼體正交曲線坐標網格生成17-18
• 2.1.2 二維水流數(shù)學模型的基礎方程18-20
• 2.1.3 控制方程數(shù)值離散和求解方法20
• 2.1.4 邊界條件和動邊界處理20
• 2.2 二維水流數(shù)學模型的驗證20-23
• 2.2.1 驗證所采用的資料20-21
• 2.2.2 計算域的選取及正交網格的生成21
• 2.2.3 水位驗證21-23
• 2.2.4 流速驗證23
• 2.2.5 驗證小結23
• 2.3 本章小結23-25
• 第三章 深水域船舶操縱運動數(shù)學模型的建立25-47
• 3.1 船舶操縱運動方程式25-29
• 3.1.1 坐標系與靜水運動方程式25-28
• 3.1.2 動水中的船舶運動方程28-29
• 3.2 作用于船舶上的諸力計算29-34
• 3.2.1 附加質量和附加慣性矩30
• 3.2.2 粘性流體動力和力矩的計算30-32
• 3.2.3 螺旋槳推力、橫向力及力矩的計算32-33
• 3.2.4 舵力及力矩的計算33-34
• 3.3 船舶操縱運動方程的求解34-36
• 3.3.1 龍格—庫塔法簡介34
• 3.3.2 船舶操縱運動方程的求解34-36
• 3.3.3 船舶位置的確定36
• 3.4 船舶操縱運動數(shù)學模型的驗證36-37
• 3.5 深水域船舶操縱性試驗仿真及結果對比分析37-46
• 3.5.1 試驗船型簡介37-38
• 3.5.2 深水域船舶回轉試驗38-43
• 3.5.3 深水域船舶Z形試驗43-46
• 3.6 本章小結46-47
• 第四章 考慮淺水效應船舶操縱運動數(shù)學模型的建立47-70
• 4.1 船舶操縱運動方程47-48
• 4.2 淺水域中附加質量和附加慣性矩的計算48
• 4.3 淺水域作用在船體的縱向流體動力的計算48-50
• 4.3.1 淺水中船舶的直航阻力48-49
• 4.3.2 淺水中船舶操縱運動造成的附加阻力49-50
• 4.4 淺水域作用在船體的橫向流體動力及動力矩的計算50-51
• 4.4.1 線性流體動力導數(shù)的計算50
• 4.4.2 非線性流體動力導數(shù)的計算50-51
• 4.5 淺水域螺旋槳推力和轉矩的計算51
• 4.6 在淺水域舵力和力矩的計算51-52
• 4.6.1 舵力的減額系數(shù)t_R隨水深吃水比的變化52
• 4.6.2 船體和槳的整流系數(shù)y_R隨水深吃水比的變化52
• 4.6.3 a_H和x_H隨水深吃水比的變化52
• 4.7 淺水域船舶操縱運動方程求解52
• 4.8 淺水域船舶操縱性試驗仿真及結果對比分析52-69
• 4.8.1 淺水域船舶回轉試驗52-61
• 4.8.2 淺水域船舶Z形試驗61-69
• 4.9 本章小結69-70
• 第五章 工程應用70-83
• 5.1 工程河段基本情況70-71
• 5.1.1 河流概況70
• 5.1.2 航道現(xiàn)狀70-71
• 5.1.3 航運現(xiàn)狀71
• 5.2 試驗方案介紹71-72
• 5.3 船舶操縱運動仿真72
• 5.4 仿真結果分析72-82
• 5.5 本章小結82-83
• 第六章 結論與展望83-85
• 6.1 結論83-84
• 6.2 展望84-85
• 致謝85-86
• 參考文獻86-89
• 在校期間發(fā)表的論著及參加的科研項目89

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 田超,劉祖源,張曉軍;智能避碰專家系統(tǒng)中的船舶操縱仿真研究[J];武漢理工大學學報(交通科學與工程版);2003年01期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 高國章;蘇通大橋橋區(qū)航行航跡模擬的計算機實現(xiàn)[D];武漢理工大學;2003年

，

本文編號：1013337