對于某些大型水利樞紐工程,受樞紐泄洪的影響,下游引航道口門區(qū)水流紊亂、水位波動較大,嚴(yán)重威脅了船舶安全過壩。本文基于向家壩水利樞紐,針對該問題,采用原型觀測、實船試航和船舶運動數(shù)學(xué)模型相結(jié)合的方法,主要從以下兩方面進(jìn)行研究:(1)觀測并研究向家壩樞紐下游引航道口門區(qū)水位波動為主導(dǎo)作用的通航水流條件;(2)研究口門區(qū)水位波動與船舶航行運動姿態(tài)參數(shù)的關(guān)系,分析引航道口門區(qū)水位波動對船舶航行安全的影響。這一系列研究對確保船舶安全通航具有重要的理論和實際意義。為給船舶運動數(shù)學(xué)模型提供驗證資料,本文對向家壩樞紐下游引航道口門區(qū)布置的多個水位測點開展原型觀測,在同一下泄流量下,船舶上下行行駛至口門區(qū)時,對船舶航行姿態(tài)參數(shù)進(jìn)行測量。選取實船試驗船舶作為船舶運動數(shù)學(xué)模型研究對象,建立船舶運動數(shù)學(xué)模型,將數(shù)模計算橫搖角度與實船試驗實測角度進(jìn)行對比,驗證結(jié)果表明:船舶上下行航行至口門區(qū)時,其橫搖角度數(shù)模計算值與原觀實測值大致相符,說明模擬采用的數(shù)學(xué)模型具有一定的合理性和計算精度。針對口門區(qū)水位波動與船舶航行運動姿態(tài)參數(shù)的關(guān)系問題,采用船舶數(shù)學(xué)模型對船舶在不同浪流作用下的橫搖角度和橫向加速度進(jìn)行了計算,總結(jié)...

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 研究目的
    1.3 依托工程概況
    1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及進(jìn)展
        1.4.1 下游引航道口門區(qū)水位波動為主導(dǎo)作用的通航水流條件
        1.4.2 船舶在波浪中運動的理論
    1.5 現(xiàn)有研究的不足和發(fā)展趨勢
    1.6 主要研究內(nèi)容及方法
第二章 依托工程下游引航道口門區(qū)水流三維數(shù)學(xué)模型
    2.1 水動力學(xué)控制方程
    2.2 紊流方程
    2.3 VOF模型
    2.4 方程離散與求解
    2.5 研究區(qū)域及模型建立
        2.5.1 模擬范圍及模型建體
        2.5.2 網(wǎng)格劃分
        2.5.3 邊界條件設(shè)置
    2.6 Flow-3D軟件測試
        2.6.1 軟件測試的意義和目的
        2.6.2 研究區(qū)域及模型建立
        2.6.3 測試工況設(shè)定
        2.6.4 軟件測試結(jié)果
    2.7 模型驗證
        2.7.1 驗證資料及驗證工況
        2.7.2 數(shù)學(xué)模型驗證
第三章 依托工程下游引航道口門區(qū)船舶運動數(shù)學(xué)模型
    3.1 AQWA軟件介紹
    3.2 坐標(biāo)系定義
    3.3 勢流理論
    3.4 環(huán)境載荷
        3.4.1 流載荷
        3.4.2 波浪載荷
    3.5 研究對象及模型建立
        3.5.1 建模船舶主要參數(shù)
        3.5.2 模型建體及網(wǎng)格劃分
        3.5.3 環(huán)境條件及環(huán)境方向
第四章 水位原型觀測、船舶運動參數(shù)測量及數(shù)值模型驗證
    4.1 水位原型觀測、船舶運動參數(shù)測量設(shè)備
        4.1.1 水位原型觀測設(shè)備
        4.1.2 船舶運動姿態(tài)參數(shù)測量設(shè)備
    4.2 水位原型觀測、船舶運動參數(shù)測量方案及實施
        4.2.1 水位原型觀測方案及實施
        4.2.2 船舶運動參數(shù)測量方案及實施
    4.3 向家壩船模驗證方案
    4.4 數(shù)值模型驗證
第五章 船舶在下游引航道口門區(qū)運動仿真結(jié)果及分析
    5.1 研究工況設(shè)定
    5.2 船舶在下游引航道口門區(qū)運動仿真結(jié)果及分析
        5.2.1 分析思路
        5.2.2 環(huán)境條件參數(shù)對船舶橫搖角度的影響
        5.2.3 環(huán)境條件參數(shù)對船舶橫向加速度的影響
    5.3 引航道口門區(qū)水位波動對船舶航行安全的影響
        5.3.1 船舶過壩安全性指標(biāo)參考值
        5.3.2 引航道口門區(qū)水位波動對船舶航行安全的影響
    5.4 小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在讀期間科研成果



本文編號：3851507