文档介绍：武汉理工大学
硕士学位论文
基于实时模拟流场的武桥水道船舶操纵模拟及通航方案研究
姓名:张丹
申请学位级别:硕士
专业:交通信息工程及控制
指导教师:黄立文
20090601
摘要船舶航行中往往要注意不同水域的水文条件以及同一水域不同时间的水文条件对船舶的操纵特性的影响。沿海港口部分进港航道狭窄,水深不足,且受潮汐潮流的影响,船舶操纵能力易受限;内河水域河槽常有变迁,狭窄弯多,水位随季节涨落,水流变化大,水流形态复杂,致使船舶航行具有一定风险。此外港口、码头、桥梁、航道整治工程等水上水下工程也将改变工程水域的水文等通航环境要素。复杂水文条件下的船舶航行安全已引起了管理部门及专家学者的广泛关注。船舶操纵运动仿真试验在研究特殊流场水域下的船舶操纵运动具有安全性、经济性以及可重复性等特点,已在国内外港航论证、船舶靠离泊操纵研究中得到了广泛的应用。然而在船舶操纵模拟器外部环境场的给定中,接采取区域设定的方式。为了更准确、更真实的模拟船舶在工程水域的水文环本研究采用理论分析、数值模拟、人机交互试验相结合的方法。首先调研复杂水文环境水域船舶操纵事故,对影响船舶航行的典型水流特点进行了分析,归纳总结了水流干扰力对船舶操纵的影响,为选取典型水域进行流场模拟及船舶操纵模拟做铺挚。在此基础上,提出了基于实时模拟流场的船舶操纵模拟试证,为大型船舶操纵模拟器提供更准确、更真实的工程水域水文环境场。再将实时模拟流场数据导入大型操船模拟器,采用人机交互试验的方法,进行了船舶进出工程水域、通过武汉长江大桥的模拟仿真试验,分析了实时模拟流场对船舶操纵模拟航迹带宽的影响,取得了在实时流场、均匀流场模拟及理论分析之间差别的定量判断。研究表明实时模拟流场下的船舶操纵模拟能较真实的反映水动力特性和船舶操纵运动特征。最后利用仿真结果及相关法规对典型水域的航道航标配布及通航方案进行优化设计。研究成果可以为船舶驾驶人员在典型复杂流场水域的船舶操纵方案提供参对船舶航行安全有着重要影响的水文要素往往采用的是定常和均匀的假定,直境场以及船舶在此环境场下的操纵运动,本文对长江武桥水道整治工程水域流场实时模拟,并将该数据应用于船舶操纵模拟动态仿真研究中,提高了船舶操纵模拟器外部环境场的精度和对船舶航行模拟的真实性。验方案。对选取的典型水域进行二维流场实时模拟,并对模拟结果进行分析验武汉理工大学硕十学位论文
考,为海事、航道管理部门在特殊水域的航行安全保障提供科学的决策依据。同时,也为更精确的模拟船舶在其他各种实时环境场下的操纵特性提供一定的关键词:武桥水道;实时模拟流场;船舶操纵模拟试验。ê椒桨基础。武汉理笱妒垦宦畚
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期五斗闩痰际签菖倘掌冢独创性声明晗关于论文使用授权的说明C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑本人声明,所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生┟:本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。日
第绪论研究的背景、目的与意义我国是个航运大国,船舶航行水域广阔,主要有沿海水域、长江、珠江、黑龙江等主要通航水域。交通运输部发布的曛泄皆朔⒄贡ǜ妗废允荆水路运输在综合运输体系中具有举足轻重的地位,尤其是水路货物周转量在综合运输体系中的比重超过六成,保持持续上升态势。年,,货物周转量诙止ɡ铮直鸨暝龀%%ü运输量、周转量、港口货物吞吐量全面增长,有力地保障了我国大宗货物、集经济价值的同时,同时也应注意运输中的一些负面影响——航运事故。根据分操纵受限因素。自然环境主要是指流、风、浪等因素,复杂的流、风、浪等因的船舶航行已打破了几十年来我国远洋、沿海以及内河三大水运系统相互独立的格局,船舶在水上运输的过程中往往是跨水域航行,不同水域的流场以及同一水域不同时问的流场对船舶的操纵性能的影响都是不一样的。在沿海水域和内河水域分别表现出不同的特点,部分沿海港口进港航道狭窄,水深不足,大型船舶操纵受限;内河水域多为天然航道,河槽常有变迁,狭窄弯多,水位随季节涨落,水流变化大,水流形态复杂,船舶航行具有一定风险。此外,水上域的流场环境,而流场环境的改变将会引起船舶在该水域的操纵性能的变