考慮淺水效應(yīng)的船舶操縱運(yùn)動數(shù)值模擬

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1、分類號U612.1單位代碼10618密級學(xué)號2120094002碩士學(xué)位論文考慮淺水效應(yīng)的船舶操縱運(yùn)動數(shù)值模擬研究生姓名：張歡導(dǎo)師姓名及職稱：鄭丹教授童思陳教授申請學(xué)位類別工學(xué)碩士學(xué)位授予單位重慶交通大學(xué)一級學(xué)科名稱水利工程論文提交日期2015年5月28日二級學(xué)科名稱水利水電工程論文答辯日期2015年6月6日2015年6月8日重慶交通大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論義不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，

2、均已在文中。｛＾明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)學(xué)位論文作者簽名：日期：＞／哀年＾月日＾？重慶交通大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)重慶交通大學(xué)可將本學(xué)位論文的全部內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可采用影印。同時授權(quán)中國科、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文學(xué)技術(shù)信息研究所將本人學(xué)位論文收錄到《中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》，并進(jìn)行信息服務(wù)（包括但不限于匯編，同時本人保留在其他、

3、復(fù)制、發(fā)行、信息網(wǎng)絡(luò)傳播等）媒體發(fā)表論文的權(quán)利。學(xué)位論文作者簽名；指導(dǎo)教師簽名、曰期：Ｗ碑＆：興店年＾月曰曰期月曰）＾本人同意將本學(xué)位論文提交至中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社ＣＮＫＩ系列數(shù)》規(guī)定享據(jù)庫中全文發(fā)布，并按《中國優(yōu)秀博碩±學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫出版章程受相關(guān)權(quán)益。學(xué)位論文作者簽名；指導(dǎo)教師簽名：日期；乂公年《月日日期：；１／／；年月日＾７ConsideringtheeffectofshallowwaternumericalsimulationofshipmaneuveringmovementADissertationSubmi

4、ttedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangHuanSupervisor：Prof.ZhengDanProf.TongSichenChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,China摘要當(dāng)前長江黃金水道戰(zhàn)略的提出為我國長江流域航運(yùn)的發(fā)展帶來了前所未有的機(jī)遇。與此同時，隨著航運(yùn)業(yè)的迅速發(fā)展，船舶噸位急劇增大，船舶航速不斷提高，航道變得越發(fā)擁擠，使得船舶通航安全也受到越來越多的重視。船舶操縱運(yùn)動數(shù)值模擬是研究船舶運(yùn)動參數(shù)，提供船舶操縱指標(biāo)的有效途徑和手段，可為通航安全提供重要決策基礎(chǔ)。近年來，船舶安全事故在長

5、江流域時有發(fā)生，其中在山區(qū)河流尤為突出，其坡陡流急的特性是一個重要的原因。另外，船舶的操縱性能的好壞也與船舶航行的安全性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)。雖然長江黃金水道已完成部分渠化，部分山區(qū)河流的航道條件有所改善，但山區(qū)河流的整體航運(yùn)形勢仍不容樂觀，尤其是部分淺水流域造成諸多行船不便，甚至水上交通事故；并且西南地區(qū)的水運(yùn)主要依托于山區(qū)河流，所以針對山區(qū)河流(尤其是淺水域)通航安全性即船舶操縱性能預(yù)報的研究具有非常重要的實(shí)際工程意義。本文基于內(nèi)河航道本質(zhì)屬性，結(jié)合二維水流數(shù)學(xué)模型，針對常見的內(nèi)河淺水航區(qū)進(jìn)行了船舶操縱數(shù)值模擬及仿真相關(guān)研究，主要研究內(nèi)容如下：(1)簡要介紹平面二維水流數(shù)

6、學(xué)模型的建模原理及離散方法，并基于該模型采用Fortran語言編寫計算程序，與此同時，運(yùn)用工程實(shí)例驗(yàn)證該水流數(shù)學(xué)模型的可行性及精確性，并為船舶操縱運(yùn)動數(shù)值模擬提供流場分布信息。(2)介紹在深水域條件下，以MMG模型為基礎(chǔ)的船舶操縱運(yùn)動數(shù)值模擬中的船舶運(yùn)動方程，方程中所涉及的水動力參數(shù)的計算方法，以及方程的離散求解方法。運(yùn)用Fortran語言依據(jù)模型搭建仿真平臺，并采用實(shí)船船型參數(shù)對搭建的船舶操縱運(yùn)動數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了適用性驗(yàn)證，及各工況條件下的典型船舶操縱性試驗(yàn)即回轉(zhuǎn)試驗(yàn)和z形試驗(yàn)，為船舶操縱性試驗(yàn)仿真提供基礎(chǔ)鋪墊。(3)以深水域船舶操縱運(yùn)動數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，考慮淺水影響，采用

7、對部分受影響較大的水動力參數(shù)進(jìn)行數(shù)值修正的方法，來構(gòu)建考慮淺水效應(yīng)的船舶操縱運(yùn)動數(shù)學(xué)模型。并運(yùn)用Fortran語言編寫計算程序，構(gòu)建仿真平臺，為淺水域船舶操縱性試驗(yàn)以及淺水效應(yīng)影響分析，提供有力支撐。并進(jìn)行動水、靜水條件下的各工況航行試驗(yàn)，如Z形試驗(yàn)，回轉(zhuǎn)性試驗(yàn)對該數(shù)學(xué)模型進(jìn)行可行性驗(yàn)證。(4)采用實(shí)船數(shù)據(jù)結(jié)合深水域、淺水域工況下的仿真平臺，針對藤縣大橋附近水域進(jìn)行復(fù)雜工況的操縱運(yùn)動仿真，并對不同工況條件下的船舶運(yùn)動軌跡進(jìn)行對比分析，以及對仿真平臺輸出數(shù)據(jù)的處理，以圖形的形式反映各工況條件下船舶參數(shù)的變化。關(guān)鍵詞：深水域；淺水