本文關(guān)鍵詞：變態(tài)船模操縱性能仿真模擬研究

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【摘要】：隨著我國(guó)水運(yùn)行業(yè)的快速發(fā)展,船模技術(shù)在航道整治和船舶通航的研究上也顯得越來(lái)越重要。船模實(shí)驗(yàn)比傳統(tǒng)的理論計(jì)算更具有直觀性和可靠性,因此被廣泛的應(yīng)用到實(shí)際工程中。國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用最為廣泛的是正態(tài)船模技術(shù),經(jīng)過(guò)多年的研究實(shí)踐,正態(tài)船模技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。但是在現(xiàn)實(shí)中,由于實(shí)驗(yàn)條件、資金等的限制,大多數(shù)水工模型不是正態(tài)的,如何將船模技術(shù)應(yīng)用到變態(tài)水工模型中,目前仍然是個(gè)難題。變態(tài)船模由于幾何尺寸的變態(tài),導(dǎo)致其與實(shí)船很難保證運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力相似。國(guó)內(nèi)外目前對(duì)變態(tài)船模技術(shù)的研究很少,僅僅是從船型和船舶運(yùn)動(dòng)上做了基礎(chǔ)的相似性研究,而國(guó)外雖然曾經(jīng)有過(guò)將變態(tài)船模技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際工程的實(shí)例,但是并未對(duì)其做出深層次的研究,實(shí)驗(yàn)過(guò)程也比較粗糙。如果能從船舶操縱性上的影響因素上對(duì)變態(tài)船模展開(kāi)深入的研究,不僅可以大大的增強(qiáng)船模技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,而且也可以很大程度上減少因滿足船模實(shí)驗(yàn)而特意建造正態(tài)水工模型所投入的資金。本文從變態(tài)水工模型的理論基礎(chǔ)出發(fā),推導(dǎo)了變態(tài)船模操縱性運(yùn)動(dòng)因素的比尺,同時(shí)依據(jù)一階船舶操縱響應(yīng)方程對(duì)變率引起的船模操縱性能的變化進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。本文的主要工作是根據(jù)日本操縱性數(shù)學(xué)模型研討組(Manoeuvring Model Group,簡(jiǎn)稱MMG)提出的船舶操縱性方程型建立了變態(tài)船模操縱性的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)此數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用MATLAB軟件編程模擬了四種不同變率變態(tài)船模Z形實(shí)驗(yàn)和回轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。將實(shí)驗(yàn)?zāi)M的結(jié)果與正態(tài)船模實(shí)驗(yàn)?zāi)M的結(jié)果進(jìn)行了比較,從中得出變率對(duì)船模實(shí)驗(yàn)的影響因素和影響程度。根據(jù)此次的模擬計(jì)算,發(fā)現(xiàn)當(dāng)變態(tài)船模的變率較小η=1.1時(shí),由于船體、舵和槳的形狀和航行時(shí)所受到的力變化很小,其Z形實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和回轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本和正態(tài)船模無(wú)差異,可以替代正態(tài)船模進(jìn)行船模實(shí)驗(yàn)。而當(dāng)變率增大后η=1.25時(shí),船舶運(yùn)動(dòng)情況發(fā)生了明顯的變化,在回轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)中,船模的回轉(zhuǎn)直徑明顯增大,且隨著變率的增大,回轉(zhuǎn)直徑也越來(lái)越大。通過(guò)數(shù)據(jù)分析,得出較大變率的變態(tài)船模與正態(tài)船模相比,有較好的應(yīng)舵性和較差的回轉(zhuǎn)性。因此在運(yùn)用變態(tài)船模進(jìn)行船模實(shí)驗(yàn)時(shí),需要對(duì)船模的尺度效應(yīng)進(jìn)行修正,以便使船模和實(shí)船的操縱性相似。
【關(guān)鍵詞】：變態(tài)船模 Z形實(shí)驗(yàn) 船模回轉(zhuǎn)性 船舶操縱
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U661.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 課題的研究背景及意義9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究背景9-12
• 1.3 本論文研究?jī)?nèi)容及方法12-14
• 第二章 船模實(shí)驗(yàn)的相似理論基礎(chǔ)14-23
• 2.1 船模實(shí)驗(yàn)基本的相似理論14-15
• 2.1.1 幾何相似原理14-15
• 2.1.2 運(yùn)動(dòng)相似原理15
• 2.1.3 動(dòng)力相似原理15
• 2.2 模型實(shí)驗(yàn)的相似準(zhǔn)則的確定15-18
• 2.2.1 分析法16-17
• 2.2.2 因次法17
• 2.2.3 公式推導(dǎo)出法17-18
• 2.3 模型實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的相似準(zhǔn)則18-20
• 2.3.1 重力相似準(zhǔn)則18-19
• 2.3.2 阻力相似準(zhǔn)則19-20
• 2.4 變態(tài)船模操縱性運(yùn)動(dòng)參數(shù)相似比尺的確定20-22
• 2.4.1 變態(tài)船模比尺設(shè)計(jì)存在的難點(diǎn)20-21
• 2.4.2 變態(tài)船模尺寸效應(yīng)及其修正21
• 2.4.3 變態(tài)船模的參數(shù)比尺確定21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第三章 船模實(shí)驗(yàn)操縱性的理論基礎(chǔ)23-42
• 3.1 船舶操縱性基礎(chǔ)23-24
• 3.2 船舶的旋回性能24-28
• 3.2.1 船舶的旋回過(guò)程24-25
• 3.2.2 旋回圈及其要素25-27
• 3.2.3 航向穩(wěn)定性和保向性27-28
• 3.3 船舶操縱性預(yù)報(bào)的水動(dòng)力模型的方法28-33
• 3.3.1 MMG模型28-30
• 3.3.2 船體上所受到的水動(dòng)力30-31
• 3.3.3 推力和舵力31-33
• 3.4 船舶操縱性響應(yīng)方程33-40
• 3.4.1 響應(yīng)方程的建立33-38
• 3.4.2 響應(yīng)方程的解38-40
• 3.4.3 變態(tài)船模尺度效應(yīng)修正的問(wèn)題40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 第四章 變態(tài)船模操縱性的數(shù)學(xué)模型建立42-52
• 4.1 變態(tài)船模操縱數(shù)學(xué)模型42-46
• 4.1.1 船模附加慣性矩和附加慣性力矩42-43
• 4.1.2 作用于船體上的水動(dòng)力計(jì)算43-44
• 4.1.3 作用于船舵和螺旋槳上的水動(dòng)力計(jì)算44-46
• 4.2 變態(tài)船模操縱性方程計(jì)算方法46-48
• 4.3 對(duì)于船模Z形實(shí)驗(yàn)的模擬方法48-50
• 4.3.1 船模Z形實(shí)驗(yàn)方法48-49
• 4.3.2 變態(tài)船模的Z形實(shí)驗(yàn)仿真原理49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-52
• 第五章 變態(tài)船模操縱性的模擬計(jì)算52-71
• 5.1 變態(tài)船模操縱性的計(jì)算方法52-54
• 5.2 變態(tài)船模操縱性的模擬計(jì)算54-59
• 5.2.1 Matlab簡(jiǎn)介54-55
• 5.2.2 變態(tài)船模操縱方程的程序設(shè)計(jì)55-56
• 5.2.3 仿真模型的實(shí)現(xiàn)56-59
• 5.3 變態(tài)船模操縱性程序模擬分析59-62
• 5.3.3 變態(tài)船模的設(shè)計(jì)59-62
• 5.4 變態(tài)船模Z形實(shí)驗(yàn)?zāi)M62-66
• 5.5 變態(tài)船模的回轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)?zāi)M66-70
• 5.6 本章小結(jié)70-71
• 第六章 結(jié)論與展望71-73
• 6.1 本文結(jié)論71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 致謝76-77
• 附錄 變態(tài)船舶 Z 形實(shí)驗(yàn)?zāi)M數(shù)據(jù)77-82

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 蔡汝哲,蔡創(chuàng);通航小尺度船模相似性問(wèn)題[J];中國(guó)港灣建設(shè);2005年04期

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本文編號(hào)：942987