两船会遇船间效应数值计算研究

发布时间：2017-10-04 03:10

  本文关键词：两船会遇船间效应数值计算研究

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【摘要】：近年来，中国经济的飞速发展使得海运业蓬勃发展，船舶总量随之增加，各大港口、内河“船”满为患，船舶碰撞，船碰船闸、桥墩，船舶行驶于限制水域出现的吸底效应等等有关船舶安全的问题都随着船舶密度增加、船舶大型化、快速化等因素加剧而加重，严重影响了船舶的正常航行，各种船舶安全事故常见于报端。影响船舶安全航行的因素基本上包括人为因素和非人为因素两种，人为因素主要是驾驶员的操纵失误，非人为因素主要来源于船-船之间、船-海洋结构物之间的水动力干扰。这里所谓的水动力干扰就是在船舶接近其他船舶或海洋结构物航行时会造成流场变化，流场的变化会造成压力场的变化，从而在船舶之间或船舶与其他海洋结构物之间产生一定的力和力矩，干扰船舶的正常航行。 能准确、直观地预报出这种船间的水动力干扰作用，对船舶安全航行意义重大。以往采用的船模试验方法费时费力，花费巨大，本文旨在采用一种省事省力的方法直观地、全面地模拟出船间干扰作用。文中采用Fluent软件中动网格技术，通过耦合求解粘性流体流动控制方程和船体运动方程的方法，对水动力诱导的会遇船舶船间效应进行数值模拟。模拟结果同文献结果做了有效性验证，验证了所采用方法的可靠性，在此基础上，计算出了会遇船舶受力的变化规律。文章考虑了相对速度、横向间距、船舶尺寸三个因素对力和力矩的影响。 文章大篇幅对二维情况下的船间效应做了多工况分析，较三维问题而言，这样做节省了计算时间，对船间效应做了全面分析，对于三维问题，，只在文章最后展示了计算结果以便对二维问题加以验证、补充。研究结果可以直观地预报限制水域水动力干扰而引起的船间效应，为行驶于限制水域的船舶提供安全指导。
【关键词】：船舶安全 船舶操纵 水动力干扰 动网格 船间效应
【学位授予单位】：浙江海洋学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U676.1;U661
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1. 研究背景（渔船发展与事故）12-15
• 1.2. 船舶操纵研究方法15-17
• 1.2.1. 模型试验15-16
• 1.2.2. 数值计算16-17
• 1.3. 本文的研究工作17-19
• 第二章 数值模拟理论19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 本文中的数值求解机理19-27
• 2.2.1 湍流控制方程的离散、求解和湍流模型的选择19-22
• 2.2.2 近壁区域湍流模型的使用22-24
• 2.2.3 动网格技术24-25
• 2.2.4 本文中的 UDF 简介25-27
• 2.3 本章小结27-29
• 第三章 会遇船舶船间效应数值模拟29-58
• 3.1 引言29
• 3.2 y 值影响研究29-31
• 3.3 不同湍流模型对相遇船舶模拟的影响31-32
• 3.4 网格划分32-33
• 3.5 有效性验证33-35
• 3.6 相遇船舶数值模拟35-43
• 3.6.1 坐标系35-36
• 3.6.2 压力云图36-37
• 3.6.3 受力分析37-38
• 3.6.4 影响相遇船舶船间效应的几个因素38-41
• 3.6.5 两船重心横向坐标变化分析41-43
• 3.7 超越船舶船间效应数值模拟43-52
• 3.7.1 坐标系43
• 3.7.2 压力云图43-45
• 3.7.3 受力分析（小船超越大船）45-47
• 3.7.4 影响超越船舶船间效应的几个因素（小船超越大船）47-49
• 3.7.5 两船重心横向坐标变化分析49-51
• 3.7.6 大船超越小船情况简介51-52
• 3.8 一船行经一静止船舶船间效应分析52-54
• 3.9 一船行经一桥墩时船间效应数值分析54-56
• 3.9.1 网格划分55-56
• 3.9.2 结果分析56
• 3.10 本章小结56-58
• 第四章 拖网渔船船间效应数值模拟58-66
• 4.1 引言58
• 4.2 边界条件及网格划分58-61
• 4.3 结果分析61-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第五章 总结与展望66-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 在读期间发表的学术论文及研究成果71

【参考文献】

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本文编号：968273