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《內(nèi)河彎曲航道加寬及通航條件分析的模擬研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、摘要船舶過(guò)彎時(shí)一方面要防止其撞岸，另一方面要操舵使其繞彎道做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，特別是當(dāng)彎道的彎曲半徑過(guò)小，中心角過(guò)大或者航寬不夠的時(shí)候，船舶過(guò)彎時(shí)的操縱難度就更大?，F(xiàn)行的航道整治相關(guān)規(guī)范中對(duì)彎曲航道寬度以及加寬值的計(jì)算并沒(méi)有給出一個(gè)明確的方法，只是規(guī)定彎曲航道的寬度是在直線航道的基礎(chǔ)上做適當(dāng)?shù)募訉?，?guó)內(nèi)研究學(xué)者大多都是根據(jù)物理模型試驗(yàn)的結(jié)果或者經(jīng)驗(yàn)對(duì)彎道航寬進(jìn)行加寬，但加寬的效果卻很難通過(guò)實(shí)船試驗(yàn)的進(jìn)行驗(yàn)證。因此，深入研究連續(xù)彎曲航道所需航寬和加寬值公式，對(duì)內(nèi)河彎曲航道的設(shè)計(jì)和整治有著十分重要的意義。同時(shí)，內(nèi)河航道整治前都需要做工程前相關(guān)的通航安
2、全論證，以確保工程后的航道能夠達(dá)到預(yù)期的整治目標(biāo)，但現(xiàn)今對(duì)這方面的研究多半是通過(guò)定床物理模型試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行的，由于比尺效應(yīng)的存在，試驗(yàn)結(jié)果的精度有一定降低。本文通過(guò)建立三維水流數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬連續(xù)彎道水流，并采用概化物理模型對(duì)其模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)，文中還根據(jù)船舶在航行過(guò)程中的受力情況建立船舶操縱數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合三維彎道流場(chǎng)，模擬了不同過(guò)渡段長(zhǎng)度、彎道中心角、彎曲半徑和船舶航速的組合下船舶在通過(guò)上下游彎道時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況，然后結(jié)合大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合出了連續(xù)彎道上下游彎道加寬值的經(jīng)驗(yàn)公式。最后，依據(jù)上述船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型結(jié)合天然河道二維流場(chǎng)，模擬了濠河
3、口連續(xù)彎道整治前后船舶過(guò)彎時(shí)的航行情況。從以上模擬試驗(yàn)結(jié)果中，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：(1)文中建立的三維水流數(shù)學(xué)模型和船舶操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型的模擬結(jié)果與物模測(cè)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好，可以很好的反映出彎道水流特征和船舶在水中的運(yùn)動(dòng)情況。(2)船舶上行時(shí)，由于對(duì)岸航速小，船舶對(duì)水流的作用反應(yīng)不明顯，因而船舶上行所占航跡帶寬度變化小，基本都在16．99m'-25．95m之間；而下行時(shí)，由于船舶是順?biāo)叫?，?duì)岸航速比較大，彎道離心力和水流的橫向作用對(duì)其作用明顯，此時(shí)下行航跡帶寬度在36．76m,～l10．87m之間，最大差值為44．52m，最小差值為3
4、．7m。(3)連續(xù)彎道前后彎所需航寬與彎道中心角成正比，與船舶航速成反比，與彎曲半徑成反比。文中擬合的彎道加寬經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合較好，能夠很好的反映出各因素對(duì)加寬值的影響大小。(4)通過(guò)分析濠河口連續(xù)彎道整治前后船舶的航行情況，得出整治后船舶的舵角和漂角較整治前減小了50～100，與物理模型試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。因而可以看出該船舶操縱數(shù)學(xué)模型的模擬結(jié)果滿足實(shí)際工程的精度要求。關(guān)鍵詞：數(shù)值模擬；三維水流模型；船舶操縱模型；彎道加寬；通航論證ABSTRACTWhentheshipissailinginthecontinuouscur
5、ve，ontheonehand，itmustpreventitselfhittheshore，ontheotherhanditmustdorotarymovementalongthebendingfairways，especiallywhenthebendingradiusistoosmallorthechannelwidthisnotenoughwidth，itwillbemoredifficultforsailing．Theexistingwaterwayspecificationsdonotgiveaunifiedformulato
6、calculatechannelwidthandwideningvalue，itonlystipulatesthatthebendingfairwayswidthistomaketheappropriatewideningonthestraight—linefairwayswidth．Atthesametime，domesticresearchscholarsaremostlybasedontheresultsofphysicalmodeltestsandexperiencetoincreasethechannelwidth，butthe
7、yCannotusetheactualshiptoverifywideningeffect．Soitisverynecessarytodepthstudythecontinuousbendingfairwayswidthandwideningvalueformulabecauseithasagreatsignificanceforcurvedchanneldesignandregulation．Simultaneouslyitneedstobedonethenavigationsafetydemonstrationbeforeriverr
8、egulationinordertoensurethatchannelcanbeachievethedesiredremediationgoalafterregulation．However，
