本文關(guān)鍵詞：船舶在波浪中的六自由度操縱運(yùn)動(dòng)模型研究

  更多相關(guān)文章： 波浪操縱 MMG模型 時(shí)域波浪力 自航模試驗(yàn) 六自由度運(yùn)動(dòng)模型

【摘要】：船舶操縱性是船舶重要的航行性能之一，研究船舶在波浪中的操縱運(yùn)動(dòng)，搖蕩運(yùn)動(dòng)的影響不可忽略。本文就是基于這一研究背景對(duì)船舶六自由度操縱運(yùn)動(dòng)開(kāi)展了一系列的試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究。 試驗(yàn)研究方面，本文采用新型自航模試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)S175集裝箱船實(shí)施了規(guī)則波橫搖試驗(yàn)、靜水和規(guī)則波中的回轉(zhuǎn)、Z形試驗(yàn)，并分別從波頻、波高、初始浪向角、舵轉(zhuǎn)速和舵向等方面對(duì)比分析了回轉(zhuǎn)試驗(yàn)和Z形試驗(yàn)的參數(shù)變化規(guī)律。 數(shù)值模擬方面，本文基于經(jīng)典MMG分離式模型，考慮三自由度船舶平面運(yùn)動(dòng)與橫搖、縱搖、垂蕩運(yùn)動(dòng)的耦合，建立了波浪中船舶六自由度操縱耐波全運(yùn)動(dòng)模態(tài)的數(shù)學(xué)模型。船體力、槳力及舵力采用經(jīng)驗(yàn)公式估算。波浪力建模中，采用三維面元法計(jì)算零航速不同浪向下六自由度一階頻域波浪力及二階波浪漂移力，并利用卡明斯脈沖響應(yīng)，，在計(jì)入時(shí)間效應(yīng)的前提下，將頻域的阻尼系數(shù)和繞射波浪力分別轉(zhuǎn)化為時(shí)域內(nèi)的輻射和繞射力。在完善力模塊，操縱運(yùn)動(dòng)模塊和搖蕩運(yùn)動(dòng)模塊的計(jì)算后，在Fortran軟件環(huán)境下編寫程序采用四階龍格庫(kù)塔法求解運(yùn)動(dòng)微分方程，完成六自由度的操縱運(yùn)動(dòng)建模。 本文應(yīng)用該模型對(duì)S175集裝箱船的操縱運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，并與耐波性試驗(yàn)、自航模試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，初步驗(yàn)證了該模型程序各模塊和總體的有效性。本文還提出以三自由度運(yùn)動(dòng)模型和六自由度運(yùn)動(dòng)模型的差別來(lái)研究搖蕩運(yùn)動(dòng)對(duì)操縱運(yùn)動(dòng)的影響；以考慮船舶漂移和忽略漂移模型的差別來(lái)研究操縱運(yùn)動(dòng)對(duì)搖蕩運(yùn)動(dòng)的影響的思路，對(duì)比分析了操縱-搖蕩運(yùn)動(dòng)耦合作用問(wèn)題，認(rèn)為六自由度運(yùn)動(dòng)模型對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)作用更明顯，而對(duì)Z形運(yùn)動(dòng)則作用不大�；诖耍疚膹牟ɡ藯l件、舵參數(shù)、水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)敏感度等方面對(duì)規(guī)則波回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡和搖蕩運(yùn)動(dòng)展開(kāi)分析，對(duì)實(shí)際船舶操舵方案提出建議，并給出了船舶回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的極限波浪參數(shù)曲線。
【關(guān)鍵詞】：波浪操縱 MMG模型 時(shí)域波浪力 自航模試驗(yàn) 六自由度運(yùn)動(dòng)模型
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U661.33
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第1章 緒論12-23
• 1.1 課題背景及意義12-13
• 1.2 船舶操縱運(yùn)動(dòng)與波浪載荷理論研究綜述13-20
• 1.2.1 船舶操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型研究綜述13-16
• 1.2.2 波浪載荷理論和研究綜述16-19
• 1.2.3 波浪中的操縱運(yùn)動(dòng)研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 本研究的主要工作20-22
• 1.4 本研究的創(chuàng)新點(diǎn)22-23
• 第2章 波浪中六自由度操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型23-48
• 2.1 概述23-24
• 2.2 運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系統(tǒng)24
• 2.3 六自由度操縱耐波全耦合運(yùn)動(dòng)模型24-46
• 2.3.1 船體力25-29
• 2.3.2 槳力29-30
• 2.3.3 舵力30-32
• 2.3.4 波浪力32-41
• 2.3.5 時(shí)變穩(wěn)性高41-42
• 2.3.6 無(wú)因次化和尺度效應(yīng)42-44
• 2.3.7 運(yùn)動(dòng)微分方程求解44-46
• 2.4 本章小結(jié)46-48
• 第3章 自航模試驗(yàn)研究48-74
• 3.1 概述48-49
• 3.2 自航模試驗(yàn)49-58
• 3.2.1 試驗(yàn)系統(tǒng)概述49-51
• 3.2.2 試驗(yàn)原理51-53
• 3.2.3 試驗(yàn)對(duì)象53
• 3.2.4 試驗(yàn)計(jì)劃53-57
• 3.2.5 試驗(yàn)軟件應(yīng)用57-58
• 3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析58-72
• 3.4 本章小結(jié)72-74
• 第4章 波浪中六自由度操縱運(yùn)動(dòng)仿真74-109
• 4.1 概述74
• 4.2 六自由度數(shù)值程序驗(yàn)證74-85
• 4.2.1 波浪力模塊驗(yàn)證74-77
• 4.2.2 操縱性運(yùn)動(dòng)模塊驗(yàn)證77-79
• 4.2.3 耐波性運(yùn)動(dòng)模塊驗(yàn)證79-80
• 4.2.4 綜合分析80-85
• 4.3 六自由度船舶操縱-搖蕩運(yùn)動(dòng)耦合作用分析85-91
• 4.3.1 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)85-88
• 4.3.2 Z 形運(yùn)動(dòng)88-91
• 4.3.3 綜合分析91
• 4.4 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)影響參數(shù)分析91-108
• 4.4.1 水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)敏感度91-93
• 4.4.2 回轉(zhuǎn)軌跡影響參數(shù)分析93-100
• 4.4.3 回轉(zhuǎn)搖蕩影響參數(shù)分析100-108
• 4.5 本章小結(jié)108-109
• 第五章 研究總結(jié)與展望109-112
• 5.1 總結(jié)109-110
• 5.2 展望110-112
• 參考文獻(xiàn)112-117
• 致謝117-119
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文119

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

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本文編號(hào)：863359