本文關(guān)鍵詞：變態(tài)船模操縱性能仿真模擬研究

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【摘要】：隨著我國水運行業(yè)的快速發(fā)展,船模技術(shù)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(yīng)用到實際工程中。國內(nèi)目前應(yīng)用最為廣泛的是正態(tài)船模技術(shù),經(jīng)過多年的研究實踐,正態(tài)船模技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。但是在現(xiàn)實中,由于實驗條件、資金等的限制,大多數(shù)水工模型不是正態(tài)的,如何將船模技術(shù)應(yīng)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(dǎo)致其與實船很難保證運動和動力相似。國內(nèi)外目前對變態(tài)船模技術(shù)的研究很少,僅僅是從船型和船舶運動上做了基礎(chǔ)的相似性研究,而國外雖然曾經(jīng)有過將變態(tài)船模技術(shù)應(yīng)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(shù)的實際應(yīng)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(chǔ)出發(fā),推導(dǎo)了變態(tài)船模操縱性運動因素的比尺,同時依據(jù)一階船舶操縱響應(yīng)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(jù)日本操縱性數(shù)學(xué)模型研討組(Manoeuvring Model Group,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(shù)學(xué)模型。根據(jù)此數(shù)學(xué)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(zhuǎn)實驗。將實驗?zāi)M的結(jié)果與正態(tài)船模實驗?zāi)M的結(jié)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(jù)此次的模擬計算,發(fā)現(xiàn)當(dāng)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(shù)據(jù)和回轉(zhuǎn)實驗數(shù)據(jù)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(dāng)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(zhuǎn)實驗中,船模的回轉(zhuǎn)直徑明顯增大,且隨著變率的增大,回轉(zhuǎn)直徑也越來越大。通過數(shù)據(jù)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(yīng)舵性和較差的回轉(zhuǎn)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(yīng)進行修正,以便使船模和實船的操縱性相似。
【關(guān)鍵詞】：變態(tài)船模 Z形實驗 船模回轉(zhuǎn)性 船舶操縱
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U661.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 課題的研究背景及意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究背景9-12
• 1.3 本論文研究內(nèi)容及方法12-14
• 第二章 船模實驗的相似理論基礎(chǔ)14-23
• 2.1 船模實驗基本的相似理論14-15
• 2.1.1 幾何相似原理14-15
• 2.1.2 運動相似原理15
• 2.1.3 動力相似原理15
• 2.2 模型實驗的相似準(zhǔn)則的確定15-18
• 2.2.1 分析法16-17
• 2.2.2 因次法17
• 2.2.3 公式推導(dǎo)出法17-18
• 2.3 模型實驗應(yīng)用的相似準(zhǔn)則18-20
• 2.3.1 重力相似準(zhǔn)則18-19
• 2.3.2 阻力相似準(zhǔn)則19-20
• 2.4 變態(tài)船模操縱性運動參數(shù)相似比尺的確定20-22
• 2.4.1 變態(tài)船模比尺設(shè)計存在的難點20-21
• 2.4.2 變態(tài)船模尺寸效應(yīng)及其修正21
• 2.4.3 變態(tài)船模的參數(shù)比尺確定21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第三章 船模實驗操縱性的理論基礎(chǔ)23-42
• 3.1 船舶操縱性基礎(chǔ)23-24
• 3.2 船舶的旋回性能24-28
• 3.2.1 船舶的旋回過程24-25
• 3.2.2 旋回圈及其要素25-27
• 3.2.3 航向穩(wěn)定性和保向性27-28
• 3.3 船舶操縱性預(yù)報的水動力模型的方法28-33
• 3.3.1 MMG模型28-30
• 3.3.2 船體上所受到的水動力30-31
• 3.3.3 推力和舵力31-33
• 3.4 船舶操縱性響應(yīng)方程33-40
• 3.4.1 響應(yīng)方程的建立33-38
• 3.4.2 響應(yīng)方程的解38-40
• 3.4.3 變態(tài)船模尺度效應(yīng)修正的問題40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 第四章 變態(tài)船模操縱性的數(shù)學(xué)模型建立42-52
• 4.1 變態(tài)船模操縱數(shù)學(xué)模型42-46
• 4.1.1 船模附加慣性矩和附加慣性力矩42-43
• 4.1.2 作用于船體上的水動力計算43-44
• 4.1.3 作用于船舵和螺旋槳上的水動力計算44-46
• 4.2 變態(tài)船模操縱性方程計算方法46-48
• 4.3 對于船模Z形實驗的模擬方法48-50
• 4.3.1 船模Z形實驗方法48-49
• 4.3.2 變態(tài)船模的Z形實驗仿真原理49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-52
• 第五章 變態(tài)船模操縱性的模擬計算52-71
• 5.1 變態(tài)船模操縱性的計算方法52-54
• 5.2 變態(tài)船模操縱性的模擬計算54-59
• 5.2.1 Matlab簡介54-55
• 5.2.2 變態(tài)船模操縱方程的程序設(shè)計55-56
• 5.2.3 仿真模型的實現(xiàn)56-59
• 5.3 變態(tài)船模操縱性程序模擬分析59-62
• 5.3.3 變態(tài)船模的設(shè)計59-62
• 5.4 變態(tài)船模Z形實驗?zāi)M62-66
• 5.5 變態(tài)船模的回轉(zhuǎn)實驗?zāi)M66-70
• 5.6 本章小結(jié)70-71
• 第六章 結(jié)論與展望71-73
• 6.1 本文結(jié)論71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻73-76
• 致謝76-77
• 附錄 變態(tài)船舶 Z 形實驗?zāi)M數(shù)據(jù)77-82

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 蔡汝哲,蔡創(chuàng);通航小尺度船模相似性問題[J];中國港灣建設(shè);2005年04期

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本文編號：942987