引航道口门区水位波动对船舶航行安全的影响

发布时间：2023-10-06 08:36

　　对于某些大型水利枢纽工程,受枢纽泄洪的影响,下游引航道口门区水流紊乱、水位波动较大,严重威胁了船舶安全过坝。本文基于向家坝水利枢纽,针对该问题,采用原型观测、实船试航和船舶运动数学模型相结合的方法,主要从以下两方面进行研究:(1)观测并研究向家坝枢纽下游引航道口门区水位波动为主导作用的通航水流条件;(2)研究口门区水位波动与船舶航行运动姿态参数的关系,分析引航道口门区水位波动对船舶航行安全的影响。这一系列研究对确保船舶安全通航具有重要的理论和实际意义。为给船舶运动数学模型提供验证资料,本文对向家坝枢纽下游引航道口门区布置的多个水位测点开展原型观测,在同一下泄流量下,船舶上下行行驶至口门区时,对船舶航行姿态参数进行测量。选取实船试验船舶作为船舶运动数学模型研究对象,建立船舶运动数学模型,将数模计算横摇角度与实船试验实测角度进行对比,验证结果表明:船舶上下行航行至口门区时,其横摇角度数模计算值与原观实测值大致相符,说明模拟采用的数学模型具有一定的合理性和计算精度。针对口门区水位波动与船舶航行运动姿态参数的关系问题,采用船舶数学模型对船舶在不同浪流作用下的横摇角度和横向加速度进行了计算,总结...

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究目的
    1.3 依托工程概况
    1.4 国内外研究现状及进展
        1.4.1 下游引航道口门区水位波动为主导作用的通航水流条件
        1.4.2 船舶在波浪中运动的理论
    1.5 现有研究的不足和发展趋势
    1.6 主要研究内容及方法
第二章 依托工程下游引航道口门区水流三维数学模型
    2.1 水动力学控制方程
    2.2 紊流方程
    2.3 VOF模型
    2.4 方程离散与求解
    2.5 研究区域及模型建立
        2.5.1 模拟范围及模型建体
        2.5.2 网格划分
        2.5.3 边界条件设置
    2.6 Flow-3D软件测试
        2.6.1 软件测试的意义和目的
        2.6.2 研究区域及模型建立
        2.6.3 测试工况设定
        2.6.4 软件测试结果
    2.7 模型验证
        2.7.1 验证资料及验证工况
        2.7.2 数学模型验证
第三章 依托工程下游引航道口门区船舶运动数学模型
    3.1 AQWA软件介绍
    3.2 坐标系定义
    3.3 势流理论
    3.4 环境载荷
        3.4.1 流载荷
        3.4.2 波浪载荷
    3.5 研究对象及模型建立
        3.5.1 建模船舶主要参数
        3.5.2 模型建体及网格划分
        3.5.3 环境条件及环境方向
第四章 水位原型观测、船舶运动参数测量及数值模型验证
    4.1 水位原型观测、船舶运动参数测量设备
        4.1.1 水位原型观测设备
        4.1.2 船舶运动姿态参数测量设备
    4.2 水位原型观测、船舶运动参数测量方案及实施
        4.2.1 水位原型观测方案及实施
        4.2.2 船舶运动参数测量方案及实施
    4.3 向家坝船模验证方案
    4.4 数值模型验证
第五章 船舶在下游引航道口门区运动仿真结果及分析
    5.1 研究工况设定
    5.2 船舶在下游引航道口门区运动仿真结果及分析
        5.2.1 分析思路
        5.2.2 环境条件参数对船舶横摇角度的影响
        5.2.3 环境条件参数对船舶横向加速度的影响
    5.3 引航道口门区水位波动对船舶航行安全的影响
        5.3.1 船舶过坝安全性指标参考值
        5.3.2 引航道口门区水位波动对船舶航行安全的影响
    5.4 小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
作者在读期间科研成果



本文编号：3851507