受限水域集装箱船运动特性数值模拟及安全通航对策研究

发布时间：2023-04-02 01:35

　　本文选用由韩国海洋与海洋工程研究所(现为MOERI)开发的标准集装箱船型KCS,并做过详尽水池试验的系列船型船模做为计算对象,运用重叠网格技术,通过采用Star-CCM+的RANS求解器,对不同航速时船体下沉及纵倾进行了数值计算;对船舶在浅水中航行的船舶增阻和流场特性进行了数值研究,分析了浅水中船舶在不同航速下的阻力和流场变化规律,对船舶在弯曲航道中的漂移量进行了数值计算;对弯曲航道中流致漂移量与弯道曲率半径,船舶速度,船舶吃水深度,船舶偏航角之间的关系进行了计算。具体工作如下:(1)通过CFD方法对大型集装箱船在浅水中的船体下沉与纵倾进行数值仿真研究,通过数值结果与船模水池试验值的对比,证明了采用的数值方法的准确性和有效性。通过与经验公式对比,在水深吃水比h/d=1.2和h/d=1.5条件下,当航速小于12kn时,可用Hooft公式快速计算预报船舶的下沉量,确定安全富余水深,当航速大于12kn时,经验公式无法安全预报船体下沉量。在水深吃水比h/d=1.2和h/d=1.5条件下,当航速小于12kn时,可用Turner公式过高估计船舶下沉量,以保证充分安全的富余水深。(2)利用Star-...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文的主要工作
第二章 数值模拟的基本理论和方法
    2.1 CFD简述
    2.2 控制方程和湍流模型
        2.2.1 流动的控制方程
        2.2.2 湍流数值模拟方法
        2.2.3 湍流模型
    2.3 边界条件
    2.4 基本数值方法
    2.5 自由液面的模拟方法
    2.6 重叠网格方法
    2.7 本章小结
第三章 集装箱船在浅水中下沉纵倾数值研究
    3.1 船型尺度及计算工况
    3.2 数值计算方法
    3.3 计算域及边界条件
    3.4 计算网格和计算域边界条件
    3.5 计算结果及分析
        3.5.1 计算结果验证
        3.5.2 计算结果与经验公式对比
    3.6 本章小结
第四章 集装箱船浅水增阻数值研究
    4.1 计算模型的建立
        4.1.1 计算对象
        4.1.2 计算域的建立及计算参数设置
        4.1.3 计算网格划分
    4.2 计算结果分析
    4.3 本章小结
第五章 集装箱船过弯漂移量
    5.1 弯曲河道水流特性模拟
        5.1.1 计算模型
        5.1.2 弯道网格划分
        5.1.3 模型基本控制方程
        5.1.4 水流模拟结果分析
    5.2 弯曲航道流致漂移量
        5.2.1 流致漂移量的确定方法
        5.2.2 基于MATLAB的流致漂移量的计算及图像分析
    5.3 弯道水流特性对船舶通航的影响
    5.4 本章小结
第六章 受限水域集装箱船安全通航对策
    6.1 受限浅水域集装箱船运动特性及安全通航对策
        6.1.1 受限浅水域集装箱船运动特性
        6.1.2 浅水域集装箱船安全通航对策
    6.2 弯曲航道中的集装箱船安全通航对策
    6.3 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文及研究成果



本文编号：3778263