本文關鍵詞：內(nèi)河船舶岸壁效應的水動力過程研究

  更多相關文章： 水動力 水槽試驗 數(shù)值模擬 安全距離 STAR-CCM+

【摘要】：當前在經(jīng)濟和技術的推動下,船舶大型化趨勢日益明顯,船舶主尺度不斷增大,內(nèi)河的狹窄航道對船舶的操縱性也提出了越來越高的要求。但處于涪陵-重慶的三峽變動回水區(qū)的航段,每年消落的時候航道恢復為天然航道的特性,存在較多的不良流態(tài)礙航,該部分水域相對大型船舶來說航道的寬度較窄,水深較淺。在限制水域中航行的船舶操縱性能較開闊水域中時有很大區(qū)別,主要是受水底與岸壁的影響,水流動力通常更大。對在近岸行駛的船舶來說,岸壁效應是潛在的不安全因素,常導致船舶過于接近岸壁而引發(fā)碰撞事故,造成人員傷亡及大量財產(chǎn)損失。所以,對岸壁效應進行研究很有必要。本文主要通過理論分析、船模試驗與STAR-CCM+軟件數(shù)值模擬相結合的分析方法,對岸壁效應主要影響因素如航速、水深、岸壁距離對水動力的作用機理進行了分類研究,進行了以下主要研究工作:(1)內(nèi)河船舶近壁航行試驗設計、水動力測量與分析。水槽試驗時設計采用應力傳感器方式對船�？堪哆^程中船模水動力進行準確測量和數(shù)據(jù)采集,測量不同流速和不同水深條件下,船岸距離對水動力的影響,根據(jù)測量結果,分析水流流速、水深和岸壁距離對船舶水動力的影響機理。(2)內(nèi)河船舶近壁航行數(shù)值模擬。構建在不同條件下船舶航行的水動力計算模型,對不同岸壁條件和水流條件時船舶水動力進行數(shù)值模擬計算,結合試驗結果,進一步分析流速、水深和岸壁距離對船舶水動力的影響機理。(3)內(nèi)河船舶近壁航行水動力與安全距離之間的關系研究。根據(jù)船模試驗和數(shù)值計算結果,對比分析船舶在不同水流條件下的航行安全距離。通過綜合考察水流速度、水深、船岸距離對船舶航行安全距離的影響,提出在內(nèi)河狹窄航道行駛船舶的岸壁效應水動力公式,根據(jù)該水動力公式可以對船舶航行安全距離進行分析,該評價方法是針對內(nèi)河船舶岸壁效應安全問題的一次創(chuàng)新嘗試。對內(nèi)河船舶岸壁效應的水動力進行研究可以起到以下幾方面的作用:可為內(nèi)河航道靠近岸壁航行的船舶操縱情況進行預報,對行進中的船舶進行操作指導來確保船舶的行駛安全;對該航行區(qū)域船舶的船型選擇有著一定的指導價值;為人們建造合適形狀的航道提供必要的參考;對內(nèi)河航道定級也有意義。
【關鍵詞】：水動力 水槽試驗 數(shù)值模擬 安全距離 STAR-CCM+
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U612.23;TV133
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題研究背景和理論意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外岸壁效應的研究現(xiàn)狀及進展11-14
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容和技術路線流程圖14-16
• 1.3.1 本文的主要研究內(nèi)容14
• 1.3.2 技術路線流程圖14-16
• 第二章 計算流體動力學理論介紹16-32
• 2.1 CFD計算船舶水動力方法簡介16-29
• 2.1.1 流動控制方程17-20
• 2.1.2 湍流模型20-24
• 2.1.3 邊界條件和離散方法24-25
• 2.1.4 自由液面模擬的方法（VOF法）25-26
• 2.1.5 勢流法26-28
• 2.1.6 粘性流法28-29
• 2.2 內(nèi)河船舶岸壁效應定義29
• 2.3 內(nèi)河船舶岸壁效應的主要影響因素29-30
• 2.4 本章小節(jié)30-32
• 第三章 數(shù)值模擬軟件簡介及其參數(shù)設置32-46
• 3.1 GAMBIT軟件簡介32-34
• 3.1.1 GAMBIT的特點32
• 3.1.2 GAMBIT用戶界面32-34
• 3.2 本文船模主要參數(shù)與計算工況34-35
• 3.3 GAMBIT創(chuàng)建船舶模型:35-36
• 3.4 STAR-CCM+軟件介紹36-38
• 3.5 本文中STAR-CCM+求解設置與計算38-45
• 3.5.1 應用STAR-CCM+求解問題的主要步驟：38
• 3.5.2 設置控制域38-39
• 3.5.3 STAR-CCM+中設置邊界條件39-40
• 3.5.4 網(wǎng)格劃分40-44
• 3.5.5 計算模型設置44
• 3.5.6 求解控制器設置44
• 3.5.7 迭代設置44-45
• 3.6 本章小節(jié)45-46
• 第四章 船模試驗設計及水動力的測量46-52
• 4.1 試驗內(nèi)容46
• 4.2 試驗設備46-48
• 4.2.1 直讀式流速儀傳感器46-47
• 4.2.2 數(shù)字壓力傳感系統(tǒng)47-48
• 4.3 試驗水槽48
• 4.4 船型選擇48-49
• 4.5 水流條件及試驗工況布置49-51
• 4.6 本章小結51-52
• 第五章 岸壁效應影響因素分析52-76
• 5.1 船模試驗結果與數(shù)值計算結果的比較52-56
• 5.2 航速的影響分析56-64
• 5.3 岸壁距離的影響分析64-69
• 5.4 水深的影響分析69-73
• 5.5 岸壁效應水動力與安全距離之間的關系式探究73-75
• 5.6 本章小結75-76
• 第六章 結論及展望76-78
• 6.1 結論76-77
• 6.2 展望77-78
• 致謝78-79
• 參考文獻79-83
• 攻讀學位期間發(fā)表的論著及取得的科研成果83

【參考文獻】

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本文編號：580019