變態(tài)船模操縱性能仿真模擬研究.pdf

1、隨著我國(guó)水運(yùn)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(lái)越重要。船模實(shí)驗(yàn)比傳統(tǒng)的理論計(jì)算更具有直觀性和可靠性，因此被廣泛的應(yīng)用到實(shí)際工程中。國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用最為廣泛的是正態(tài)船模技術(shù)，經(jīng)過(guò)多年的研究實(shí)踐，正態(tài)船模技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。但是在現(xiàn)實(shí)中，由于實(shí)驗(yàn)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(gè)難題。變態(tài)船模由于幾何尺寸的變態(tài)，導(dǎo)致其與實(shí)船很難保證運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力相似。國(guó)內(nèi)外目前對(duì)

2、變態(tài)船模技術(shù)的研究很少，僅僅是從船型和船舶運(yùn)動(dòng)上做了基礎(chǔ)的相似性研究，而國(guó)外雖然曾經(jīng)有過(guò)將變態(tài)船模技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際工程的實(shí)例，但是并未對(duì)其做出深層次的研究，實(shí)驗(yàn)過(guò)程也比較粗糙。如果能從船舶操縱性上的影響因素上對(duì)變態(tài)船模展開(kāi)深入的研究，不僅可以大大的增強(qiáng)船模技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，而且也可以很大程度上減少因滿足船模實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)因素的比尺，同時(shí)依據(jù)一

3、階船舶操縱響應(yīng)方程對(duì)變率引起的船模操縱性能的變化進(jìn)行了簡(jiǎn)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 ModelGroup，簡(jiǎn)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(yùn)用MATLAB軟件編程模擬了四種不同變率變態(tài)船模Z形實(shí)驗(yàn)和回轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。將實(shí)驗(yàn)?zāi)M的結(jié)果與正態(tài)船模實(shí)驗(yàn)?zāi)M的結(jié)果進(jìn)行了比較，從中得出變率對(duì)船模實(shí)驗(yàn)的影響因素和影響程度。
　　根據(jù)此次的模擬計(jì)算，發(fā)現(xiàn)

4、當(dāng)變態(tài)船模的變率較小η=1.1時(shí)，由于船體、舵和槳的形狀和航行時(shí)所受到的力變化很小，其Z形實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和回轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本和正態(tài)船模無(wú)差異，可以替代正態(tài)船模進(jìn)行船模實(shí)驗(yàn)。而當(dāng)變率增大后η=1.25時(shí)，船舶運(yùn)動(dòng)情況發(fā)生了明顯的變化，在回轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)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(lái)越大。通過(guò)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(yùn)用變態(tài)船模進(jìn)行船模實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要對(duì)船模的尺度效應(yīng)進(jìn)行