江蘇省航道普查發(fā)現(xiàn),日益增強的船舶水動力作用對內(nèi)河限制性航道的斷面形態(tài)影響顯著,而船行波是首要動力因素。因此,要研究現(xiàn)代船舶水動力作用下內(nèi)河限制性航道斷面形態(tài)響應機理,首先需對內(nèi)河限制性航道中船行波問題進行研究。本文采用試驗研究和數(shù)值模擬研究的方法對內(nèi)河限制性航道中的船行波問題進行研究。依托錫澄運河三級航道整治工程,在錫澄運河江陰南段建立了約500m長的船行波原型觀測試驗段,得到了300噸級和400噸級貨船以不同的船速和離岸距離通過時水位波動歷時曲線,共27組。利用試驗數(shù)據(jù),對船行波最大波高計算公式(Blaauw公式)進行了修正,并分析了離岸距離和深度弗汝德數(shù)與船行波最大波高之間的關系。船行波數(shù)學模型則是利用“移動壓強法”基于Delft3D-FLOW模型來實現(xiàn),該模型控制方程為二維垂向平均Navier-Stokes方程,用移動的擾動壓強場代替運動的船舶,實現(xiàn)了對內(nèi)河限制性航道中運動船舶的模擬。利用船行波原型觀測試驗數(shù)據(jù)對該數(shù)學模型的計算結果進行驗證,兩者比較接近,這證明了利用Delft3D-FLOW模型對內(nèi)河限制性航道中船行波進行數(shù)值模擬的可行性。基于已驗證的數(shù)學模型,分別分析了船速、...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 船行波理論研究
        1.2.2 船行波試驗研究
        1.2.3 船行波數(shù)值模擬
    1.3 研究內(nèi)容及路線
第二章 船行波理論
    2.1 船行波波態(tài)
    2.2 船行波預測模型
    2.3 船行波數(shù)值模擬
        2.3.1 波浪數(shù)學模型
        2.3.2 長波方程
        2.3.3 長波方程的色散關系
        2.3.4 納維-斯托克斯方程的簡化
        2.3.5 模型中的能量耗散
    2.4 本章小結
第三章 內(nèi)河限制性航道船行波原型觀測試驗
    3.1 內(nèi)河限制性航道特點
    3.2 試驗思路
    3.3 試驗航段
    3.4 試驗條件
        3.4.1 試驗水位
        3.4.2 試驗儀器布置
        3.4.3 觀測船型
    3.5 測量方法與測量結果
        3.5.1 測量方法
        3.5.2 測量結果
    3.6 測量結果分析
        3.6.1 船行波最大波高計算公式
        3.6.2 離岸距離與船行波最大波高關系
        3.6.3 深度弗汝德數(shù)與船行波最大波高關系
    3.7 本章小結
第四章 基于Delft3D的船行波數(shù)值模擬方法
    4.1 Delft3D模型介紹
        4.1.1 Delft3D-FLOW簡介
        4.1.2 Delft3D-RGFGRID簡介
        4.1.3 Delft3D-QUICHKIN簡介
    4.2 Delft3D-FLOW中“移動壓強法”的實現(xiàn)
        4.2.1 控制方程
        4.2.2 邊界條件
        4.2.3 船舶的表示
        4.2.4 時間步長
    4.3 有限差分計算過程
    4.4 本章小結
第五章 基于Delft3D-FLOW船行波模型建立
    5.1 研究區(qū)域
        5.1.1 氣象條件
        5.1.2 水文條件
    5.2 模型網(wǎng)格劃分與參數(shù)設置
        5.2.1 網(wǎng)格劃分
        5.2.2 計算區(qū)域水深
        5.2.3 模型參數(shù)設置
    5.3 模型驗證
        5.3.1 組次A4驗證
        5.3.2 組次B13驗證
    5.4 計算分析
        5.4.1 船速
        5.4.2 離岸距離
        5.4.3 船舶吃水
        5.4.4 深度弗汝德數(shù)與船舶阻力系數(shù)
    5.5 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
致謝
參考文獻
作者簡介



本文編號：3752592