變態(tài)船模操縱性能仿真模擬研究.pdf

1、隨著我國水運行業(yè)的快速發(fā)展，船模技術在航道整治和船舶通航的研究上也顯得越來越重要。船模實驗比傳統(tǒng)的理論計算更具有直觀性和可靠性，因此被廣泛的應用到實際工程中。國內目前應用最為廣泛的是正態(tài)船模技術，經過多年的研究實踐，正態(tài)船模技術已經相當成熟。但是在現實中，由于實驗條件、資金等的限制，大多數水工模型不是正態(tài)的，如何將船模技術應用到變態(tài)水工模型中，目前仍然是個難題。變態(tài)船模由于幾何尺寸的變態(tài)，導致其與實船很難保證運動和動力相似。國內外目前對

2、變態(tài)船模技術的研究很少，僅僅是從船型和船舶運動上做了基礎的相似性研究，而國外雖然曾經有過將變態(tài)船模技術應用到實際工程的實例，但是并未對其做出深層次的研究，實驗過程也比較粗糙。如果能從船舶操縱性上的影響因素上對變態(tài)船模展開深入的研究，不僅可以大大的增強船模技術的實際應用價值，而且也可以很大程度上減少因滿足船模實驗而特意建造正態(tài)水工模型所投入的資金。
　　本文從變態(tài)水工模型的理論基礎出發(fā)，推導了變態(tài)船模操縱性運動因素的比尺，同時依據一

3、階船舶操縱響應方程對變率引起的船模操縱性能的變化進行了簡單分析。本文的主要工作是根據日本操縱性數學模型研討組(Manoeuvring ModelGroup，簡稱MMG)提出的船舶操縱性方程型建立了變態(tài)船模操縱性的數學模型。根據此數學模型，運用MATLAB軟件編程模擬了四種不同變率變態(tài)船模Z形實驗和回轉實驗。將實驗模擬的結果與正態(tài)船模實驗模擬的結果進行了比較，從中得出變率對船模實驗的影響因素和影響程度。
　　根據此次的模擬計算，發(fā)現

4、當變態(tài)船模的變率較小η=1.1時，由于船體、舵和槳的形狀和航行時所受到的力變化很小，其Z形實驗數據和回轉實驗數據基本和正態(tài)船模無差異，可以替代正態(tài)船模進行船模實驗。而當變率增大后η=1.25時，船舶運動情況發(fā)生了明顯的變化，在回轉實驗中，船模的回轉直徑明顯增大，且隨著變率的增大，回轉直徑也越來越大。通過數據分析，得出較大變率的變態(tài)船模與正態(tài)船模相比，有較好的應舵性和較差的回轉性。因此在運用變態(tài)船模進行船模實驗時，需要對船模的尺度效應進行