透空式高樁碼頭船舶靠離泊數(shù)值模擬研究——以東營(yíng)港擴(kuò)建工程為例.pdf

1、為適應(yīng)國(guó)際貿(mào)易需求和運(yùn)輸船舶向大型化發(fā)展的趨勢(shì)，港口的規(guī)模將越來(lái)越大，對(duì)航道水深要求也越來(lái)越高。而在有限的自身掩護(hù)的天然深水港址開(kāi)發(fā)殆盡之后，港口建設(shè)逐步進(jìn)入水深浪大的海域。但是隨著水深的增大，港池風(fēng)浪流較大，泊穩(wěn)條件較差，給船舶進(jìn)出港和靠離泊安全帶來(lái)一定影響。為了綜合分析船舶進(jìn)出港和靠離泊的安全性，確定船舶安全靠離泊條件，需對(duì)船舶靠離泊進(jìn)行模擬研究，為工程建設(shè)和船舶操縱提供參考依據(jù)。 數(shù)值模擬是采用數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬某種物理現(xiàn)象，

2、通過(guò)電子計(jì)算機(jī)用數(shù)值計(jì)算法近似求解，藉以復(fù)演自然演變過(guò)程的總稱。海洋動(dòng)力環(huán)境數(shù)值模擬就是以微分方程為理論基礎(chǔ)，并通過(guò)微分方程的離散，變成代數(shù)方程，最后采用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行近似求解。本文將二維潮流基本方程作為控制方程，利用局部加密的三角形網(wǎng)格，差分離散控制方程，并確定控制域及其定解條件，在現(xiàn)有水深地形及大范圍數(shù)值模擬基礎(chǔ)上，根據(jù)引橋及碼頭的特殊結(jié)構(gòu)型式，按照最不利的靠離泊及進(jìn)出港條件建立港池水域二維潮流數(shù)值模型。 總的來(lái)看，船舶操縱

3、性的研究基本上有兩種方法。一是從基本運(yùn)動(dòng)方程出發(fā)確定方程中所包含的水動(dòng)力系數(shù)，求解方程。目前在船舶運(yùn)動(dòng)模型化研究中有兩大流派：整體式水動(dòng)力模型結(jié)構(gòu)，把船體、螺旋槳和舵看作一個(gè)整體，避免了處理它們之間的干擾，能給出相當(dāng)好的結(jié)果，但不便于組織系列化模型試驗(yàn)；分離式水動(dòng)力模型，將船體、螺旋槳和舵所受到的水動(dòng)力分開(kāi)考慮，在充分估計(jì)它們之間相互影響的基礎(chǔ)上進(jìn)行疊加，雖然要處理復(fù)雜的船槳舵響應(yīng)問(wèn)題，但每一項(xiàng)水動(dòng)力都具有明顯的物理意義，便于應(yīng)用系列化

4、的模型試驗(yàn)結(jié)果來(lái)進(jìn)行計(jì)算。另一種方法是將船舶看成是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，引入運(yùn)動(dòng)響應(yīng)模型，用控制理論來(lái)分析船舶運(yùn)動(dòng)。本文在船舶操縱性的模擬研究中采用的是分離式水動(dòng)力模型。 本文以東營(yíng)港擴(kuò)建工程透空式高樁碼頭為例，針對(duì)三種設(shè)計(jì)船舶，參考了國(guó)內(nèi)外同類型船舶的水動(dòng)力試驗(yàn)資料，估算了船舶操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型所需的水動(dòng)力系數(shù)，并對(duì)船舶操縱運(yùn)動(dòng)性能進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算。在二維潮流數(shù)值模擬計(jì)算的基礎(chǔ)上，采用其計(jì)算結(jié)果作為船舶進(jìn)出港航行及靠離泊數(shù)值模擬的基礎(chǔ)數(shù)