船舶近岸航行岸壁效應(yīng)數(shù)值研究.pdf

1、近年來，船舶向大型化發(fā)展，主尺度不斷增長，淺窄航道對船舶操縱性的影響問題越來越突出。船舶在靠近航道岸壁航行時所受水動力的特點與在無限水域中時有很大不同。近岸航行的船舶，由于岸壁影響使其左右兩側(cè)流體流動不對稱，使船體受到指向岸壁的橫向水動力和使船首偏離岸壁的首搖力矩，稱為岸壁效應(yīng)。岸壁效應(yīng)對近岸航行的船舶而言，是一個不安全因素，常會造成船舶過度與岸壁接近而發(fā)生碰撞，導致人員傷亡和財產(chǎn)損失，特別是對于VLCC、LNG和化學品船等船舶，一旦發(fā)

2、生碰撞還會造成海洋環(huán)境污染，給人們帶來巨大災(zāi)難。因此，加強岸壁效應(yīng)的研究，對近岸航行船舶的操縱運動水動力進行預(yù)報，一方面，可對行駛中船舶的操作進行指導，以保證船舶的航行安全，另一方面，可為人們建造具有合理截面形狀的河道提供參考依據(jù)。本文采用一種一階三維Rankine源面元法對岸壁效應(yīng)進行研究，計算淺水中近岸航行船舶受到的橫向力和首搖力矩。在該方法中，分別在船體表面、岸壁表面和自由表面上布置Rankine源來表達流體擾動速度勢，并通過滿足

3、這些邊界面上的邊界條件，來確定未知源強，在確定源強和速度勢后，由伯努利方程得到流場中的水動壓力，進而通過船體濕表面的壓力積分求得船體水動力和力矩。在數(shù)值處理過程中，利用鏡像原理來計及水底的影響；采用求解非線性方程組的Newton迭代法來逐步滿足非線性自由面條件；輻射條件采用自由面奇點抬高與錯位技術(shù)來滿足。本文采用上述方法計算了標準Wigley船型和系列60(CB=0.6)船型的深水興波阻力和下沉、縱傾(合稱為“下蹲”)、標準Wigley

4、船型的淺水興波阻力和“下蹲”、系列60(CB=0.6)船型沿垂直岸壁、傾斜岸壁、下潛岸壁以及在淺窄航道中偏離航道中心航行時受到的橫向力、首搖力矩和“下蹲”，并對上述計算結(jié)果和他人的試驗結(jié)果或回歸公式計算結(jié)果進行了比較分析，討論了船-岸距離、水深、航速、岸壁傾角、下潛岸壁的高度和淺窄航道的寬度對船舶受到的橫向力和首搖力矩的影響。本文在研究過程中，通過大量的數(shù)值實踐，積累了一些網(wǎng)格劃分和數(shù)值計算方面的經(jīng)驗，為進一步研究限制水域船舶操縱性打下