內(nèi)河彎曲航道加寬及通航條件分析的模擬研究.pdf

1、船舶過(guò)彎時(shí)一方面要防止其撞岸,另一方面要操舵使其繞彎道做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),特別是當(dāng)彎道的彎曲半徑過(guò)小,中心角過(guò)大或者航寬不夠的時(shí)候,船舶過(guò)彎時(shí)的操縱難度就更大。現(xiàn)行的航道整治相關(guān)規(guī)范中對(duì)彎曲航道寬度以及加寬值的計(jì)算并沒(méi)有給出一個(gè)明確的方法,只是規(guī)定彎曲航道的寬度是在直線(xiàn)航道的基礎(chǔ)上做適當(dāng)?shù)募訉?國(guó)內(nèi)研究學(xué)者大多都是根據(jù)物理模型試驗(yàn)的結(jié)果或者經(jīng)驗(yàn)對(duì)彎道航寬進(jìn)行加寬,但加寬的效果卻很難通過(guò)實(shí)船試驗(yàn)的進(jìn)行驗(yàn)證。因此,深入研究連續(xù)彎曲航道所需航寬和加寬

2、值公式,對(duì)內(nèi)河彎曲航道的設(shè)計(jì)和整治有著十分重要的意義。同時(shí),內(nèi)河航道整治前都需要做工程前相關(guān)的通航安全論證,以確保工程后的航道能夠達(dá)到預(yù)期的整治目標(biāo),但現(xiàn)今對(duì)這方面的研究多半是通過(guò)定床物理模型試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行的,由于比尺效應(yīng)的存在,試驗(yàn)結(jié)果的精度有一定降低。
　　 本文通過(guò)建立三維水流數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬連續(xù)彎道水流,并采用概化物理模型對(duì)其模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí),文中還根據(jù)船舶在航行過(guò)程中的受力情況建立船舶操縱數(shù)學(xué)模型,并結(jié)合三維彎道流場(chǎng),

3、模擬了不同過(guò)渡段長(zhǎng)度、彎道中心角、彎曲半徑和船舶航速的組合下船舶在通過(guò)上下游彎道時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況,然后結(jié)合大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合出了連續(xù)彎道上下游彎道加寬值的經(jīng)驗(yàn)公式。最后,依據(jù)上述船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型結(jié)合天然河道二維流場(chǎng),模擬了濠河口連續(xù)彎道整治前后船舶過(guò)彎時(shí)的航行情況。從以上模擬試驗(yàn)結(jié)果中,可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論:
　　 (1)文中建立的三維水流數(shù)學(xué)模型和船舶操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型的模擬結(jié)果與物模測(cè)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好,可以很好的反映出彎道水流特征

4、和船舶在水中的運(yùn)動(dòng)情況。
　　 (2)船舶上行時(shí),由于對(duì)岸航速小,船舶對(duì)水流的作用反應(yīng)不明顯,因而船舶上行所占航跡帶寬度變化小,基本都在16.99m～25.95m之間;而下行時(shí),由于船舶是順?biāo)叫?對(duì)岸航速比較大,彎道離心力和水流的橫向作用對(duì)其作用明顯,此時(shí)下行航跡帶寬度在36.76m～110.87m之間,最大差值為44.52m,最小差值為3.7m。
　　 (3)連續(xù)彎道前后彎所需航寬與彎道中心角成正比,與船舶航速成反比