变态船模操纵性能仿真模拟研究

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1、分类号U675.9单位代码10618密级学号2120960005专业硕士学位论文变态船模操纵性能仿真模拟研究研究生姓名：雷鹏华导师姓名及职称：蔡创副教授蔡汝哲研究员申请专业学位类别工学硕士学位授予单位重庆交通大学论文提交日期2015年5月27日专业领域名称水利工程论文答辩日期2015年6月7日2015年6月2日ResearchonSimulationfortheManeuveringofAbnormalShipModelADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate

2、：LeiPenghuaSupervisor：Prof.CaiChuangChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,China重庆交通大学学位论文原创牲声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：與乂年＾月日

3、ｆ戸重庆交通大学学位论文化权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保。留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅本人授权重庆交通大学可将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可＾文采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行（）信息服务包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等，同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。学位论文作

4、者签指导教师签曰期：ｂ月曰曰期：巧月曰／＾９本人同意将本学位论文提交至中＾学术期刊（光盘版）电子杂志狂ＣＮＫＩ系列数据库中全文发布，并按《中国优秀博硕±学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权益。＾Ｉ＂＾＾＾学位论文作者签指导教师签＾＾＾；＾■曰期：争／月曰曰期月（主声严ＪＩ摘要随着我国水运行业的快速发展，船模技术在航道整治和船舶通航的研究上也显得越来越重要。船模实验比传统的理论计算更具有直观性和可靠性，因此被广泛的应用到实际工程中。国内目前应用最为广泛的是正态船模技术，经过多年的研

5、究实践，正态船模技术已经相当成熟。但是在现实中，由于实验条件、资金等的限制，大多数水工模型不是正态的，如何将船模技术应用到变态水工模型中，目前仍然是个难题。变态船模由于几何尺寸的变态，导致其与实船很难保证运动和动力相似。国内外目前对变态船模技术的研究很少，仅仅是从船型和船舶运动上做了基础的相似性研究，而国外虽然曾经有过将变态船模技术应用到实际工程的实例，但是并未对其做出深层次的研究，实验过程也比较粗糙。如果能从船舶操纵性上的影响因素上对变态船模展开深入的研究，不仅可以大大的增强船模技术的实际应用价值，而且也可以很大程度上

6、减少因满足船模实验而特意建造正态水工模型所投入的资金。本文从变态水工模型的理论基础出发，推导了变态船模操纵性运动因素的比尺，同时依据一阶船舶操纵响应方程对变率引起的船模操纵性能的变化进行了简单分析。本文的主要工作是根据日本操纵性数学模型研讨组（ManoeuvringModelGroup,简称MMG）提出的船舶操纵性方程型建立了变态船模操纵性的数学模型。根据此数学模型，运用MATLAB软件编程模拟了四种不同变率变态船模Z形实验和回转实验。将实验模拟的结果与正态船模实验模拟的结果进行了比较，从中得出变率对船模实验的影响因素和

7、影响程度。根据此次的模拟计算，发现当变态船模的变率较小η=1.1时，由于船体、舵和桨的形状和航行时所受到的力变化很小，其Z形实验数据和回转实验数据基本和正态船模无差异，可以替代正态船模进行船模实验。而当变率增大后η=1.25时，船舶运动情况发生了明显的变化，在回转实验中，船模的回转直径明显增大，且随着变率的增大，回转直径也越来越大。通过数据分析，得出较大变率的变态船模与正态船模相比，有较好的应舵性和较差的回转性。因此在运用变态船模进行船模实验时，需要对船模的尺度效应进行修正，以便使船模和实船的操纵性相似。关键词：变态船模

8、；Z形实验；船模回转性；船舶操纵IABSTRACTWiththerapiddevelopmentofshippingindustryinChina,thetechnologyofshipmodelhasbecomeincreasinglyimportantinthenavigationchannelregulatio