限制水域中船舶尾浪對系泊船舶的影響研究

《限制水域中船舶尾浪對系泊船舶的影響研究》是依託武漢理工大學，由周利蘭擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：限制水域中船舶尾浪對系泊船舶的影響研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：周利蘭
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

本項目以一種多模組、多區域的耦合方法數值模擬限制水域中航行船舶產生的尾浪對系泊船舶的影響，該方法採用綜合計及非線性、淺水、航道影響的近、遠域耦合的數值方法預報限制水域中航行船舶產生的尾浪及傳播規律，近域興波計算採用高精度的廣義邊界元法，遠域興波計算通過分析近域計算結果獲取波浪譜對等水深問題進行求解，採用基於N-S方程的非靜壓波浪模型對變水深問題進行求解；系泊船舶的運動回響問題採用基於三維輻射理論的數值方法；系泊船舶和系泊系統的非線性影響採用基於直接時域耦合的數值分析方法。通過數值計算研究限制水域中船型、航速、水深、航行船舶位置、航行角度、停泊港口形狀等因素對尾浪中系泊船舶運動回響的影響規律，提出尾浪對系泊船舶影響的相應評判方法。本項目研究在限制水域中航行船舶安全及環境影響領域具有學術意義，有關成果將為低尾浪、低沖刷船型的研發及尾浪的控制提供技術支持，為港口建設與安全提供必要的科學依據。

結題摘要

隨著船舶的大型化和高速化，航行船舶產生的尾浪對附近船隻以及環境的影響也越來越大，通過對港口實際情況的觀察分析，我們容易發現，航行船舶產生的尾浪是影響港口內系泊船舶安全的一大因素。對於系泊船舶而言，航行船舶產生的尾浪對系泊船舶的運動及系泊力均會產生影響，嚴重時可能會導致裝卸操作的停擺，系泊系統的崩潰等。如何準確預估航行船舶的尾浪和減小尾浪對系泊船舶的影響，已經成為了船舶工程界關注的重點問題之一。 本研究以一種多模組、多區域的耦合方法數值模擬限制水域中航行船舶產生的尾浪對系泊船舶的影響，該方法採用綜合計及非線性、淺水、航道影響的近、遠域耦合的數值方法預報限制水域中航行船舶產生的尾浪及傳播規律，近域興波計算採用高精度的廣義邊界元法，遠域興波計算通過分析近域計算結果獲取波浪譜對等水深問題進行求解，採用基於N-S方程的非靜壓波浪模型對變水深問題進行求解；系泊船舶的運動回響問題採用基於三維輻射理論的數值方法；系泊船舶和系泊系統的非線性影響採用基於直接時域耦合的數值分析方法。 本研究採用近、遠域相結合的方法對深水條件下NPL單、雙、三體船的船舶遠域波形進行了計算，並將不同縱切位置處計算得到的波形結果與試驗結果進行了比較分析；以近、遠域相結合方法獲得的船舶尾浪為基礎，通過基於三維輻射理論的方法對系泊船舶在尾浪作用下所受的波浪力、運動回響以及系泊力、護舷力進行了計算，討論了航行船舶速度、兩船間距、水深等因素對系泊船舶運動和受力的影響，同時通過模型試驗討論了船型、船速、兩船間距、水深等因素對船舶尾浪中系泊船舶水動力特性的影響。得到的相關經驗和結果可為航行船舶尾浪的控制和降低提供理論基礎，可為低尾浪、低沖刷船型的研發提供技術支持，為港口建設與安全提供必要的科學依據。