考虑浅水效应的船舶操纵运动数值模拟

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1、分类号U612.1单位代码10618密级学号2120094002硕士学位论文考虑浅水效应的船舶操纵运动数值模拟研究生姓名：张欢导师姓名及职称：郑丹教授童思陈教授申请学位类别工学硕士学位授予单位重庆交通大学一级学科名称水利工程论文提交日期2015年5月28日二级学科名称水利水电工程论文答辩日期2015年6月6日2015年6月8日重庆交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论义不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，

2、均已在文中。｛＾明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担学位论文作者签名：日期：＞／哀年＾月日＾？重庆交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆交通大学可将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印。同时授权中国科、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文学技术信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务（包括但不限于汇编，同时本人保留在其他、

3、复制、发行、信息网络传播等）媒体发表论文的权利。学位论文作者签名；指导教师签名、曰期：Ｗ碑＆：兴店年＾月曰曰期月曰）＾本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊（光盘版）电子杂志社ＣＮＫＩ系列数》规定享据库中全文发布，并按《中国优秀博硕±学位论文全文数据库出版章程受相关权益。学位论文作者签名；指导教师签名：日期；乂公年《月日日期：；１／／；年月日＾７ConsideringtheeffectofshallowwaternumericalsimulationofshipmaneuveringmovementADissertationSubmi

4、ttedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangHuanSupervisor：Prof.ZhengDanProf.TongSichenChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,China摘要当前长江黄金水道战略的提出为我国长江流域航运的发展带来了前所未有的机遇。与此同时，随着航运业的迅速发展，船舶吨位急剧增大，船舶航速不断提高，航道变得越发拥挤，使得船舶通航安全也受到越来越多的重视。船舶操纵运动数值模拟是研究船舶运动参数，提供船舶操纵指标的有效途径和手段，可为通航安全提供重要决策基础。近年来，船舶安全事故在长

5、江流域时有发生，其中在山区河流尤为突出，其坡陡流急的特性是一个重要的原因。另外，船舶的操纵性能的好坏也与船舶航行的安全性和经济性密切相关。虽然长江黄金水道已完成部分渠化，部分山区河流的航道条件有所改善，但山区河流的整体航运形势仍不容乐观，尤其是部分浅水流域造成诸多行船不便，甚至水上交通事故；并且西南地区的水运主要依托于山区河流，所以针对山区河流(尤其是浅水域)通航安全性即船舶操纵性能预报的研究具有非常重要的实际工程意义。本文基于内河航道本质属性，结合二维水流数学模型，针对常见的内河浅水航区进行了船舶操纵数值模拟及仿真相关研究，主要研究内容如下：(1)简要介绍平面二维水流数

6、学模型的建模原理及离散方法，并基于该模型采用Fortran语言编写计算程序，与此同时，运用工程实例验证该水流数学模型的可行性及精确性，并为船舶操纵运动数值模拟提供流场分布信息。(2)介绍在深水域条件下，以MMG模型为基础的船舶操纵运动数值模拟中的船舶运动方程，方程中所涉及的水动力参数的计算方法，以及方程的离散求解方法。运用Fortran语言依据模型搭建仿真平台，并采用实船船型参数对搭建的船舶操纵运动数学模型进行了适用性验证，及各工况条件下的典型船舶操纵性试验即回转试验和z形试验，为船舶操纵性试验仿真提供基础铺垫。(3)以深水域船舶操纵运动数学模型为基础，考虑浅水影响，采用

7、对部分受影响较大的水动力参数进行数值修正的方法，来构建考虑浅水效应的船舶操纵运动数学模型。并运用Fortran语言编写计算程序，构建仿真平台，为浅水域船舶操纵性试验以及浅水效应影响分析，提供有力支撑。并进行动水、静水条件下的各工况航行试验，如Z形试验，回转性试验对该数学模型进行可行性验证。(4)采用实船数据结合深水域、浅水域工况下的仿真平台，针对藤县大桥附近水域进行复杂工况的操纵运动仿真，并对不同工况条件下的船舶运动轨迹进行对比分析，以及对仿真平台输出数据的处理，以图形的形式反映各工况条件下船舶参数的变化。关键词：深水域；浅水