船舶撞擊力及系泊船舶波浪作用下的撞擊力研究.pdf

1、在港口工程中，船舶撞擊力是一個(gè)非常重要的荷載，尤其是在建造大型開敞式碼頭時(shí)，船舶撞擊力的準(zhǔn)確確定是港口碼頭合理設(shè)計(jì)和安全運(yùn)營(yíng)的保證。對(duì)于船舶撞擊力的確定，若有一套既具較高計(jì)算精度又便于使用的計(jì)算方法，就可以省去用物理模型方法確定的步驟，從而減少工程造價(jià)，節(jié)約投資。我國(guó)現(xiàn)行JTJ215-98《港口工程荷載規(guī)范》給出了相應(yīng)船舶撞擊力的計(jì)算公式，但是在工程設(shè)計(jì)應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)仍存有一定問(wèn)題，于是本文就此問(wèn)題展開研究和探討，給出對(duì)規(guī)范公式的修正建

2、議。 對(duì)于大型開敞式碼頭，系泊船舶在橫浪作用下的撞擊力在很多時(shí)候會(huì)大于系靠船時(shí)的撞擊力。本文先就系泊情況下的船舶撞擊力展開討論，首先建立了頻域下的系泊船舶在橫浪作用下的運(yùn)動(dòng)方程數(shù)學(xué)模型，采用流體力學(xué)的中勢(shì)流理論進(jìn)行分析、并編程數(shù)值求解，求得頻域下的附加質(zhì)量、輻射阻尼、波浪力以及撞擊能量等數(shù)值解，然后應(yīng)用Cummins提出的由頻域向時(shí)域轉(zhuǎn)化的理論方法，通過(guò)傅立葉變換，得到時(shí)域下的波浪力、遲滯函數(shù)和附加質(zhì)量。時(shí)域下的附加質(zhì)量不依賴于

3、入射波的頻率，本文將時(shí)域下的附加質(zhì)量轉(zhuǎn)化為附加質(zhì)量系數(shù)，作為下一步研究的數(shù)據(jù)資料。 通過(guò)數(shù)值分析求得一系列船舶在不同系泊條件下的附加質(zhì)量系數(shù)，同時(shí)結(jié)合對(duì)此類問(wèn)題的其他相關(guān)研究成果，綜合分析找到影響附加質(zhì)量系數(shù)變化的主要因素(船舶型寬、船舶吃水和碼頭前沿水深)，通過(guò)因次分析得到能夠較好的反映附加質(zhì)量系數(shù)與各個(gè)影響因素之間的數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式的基本形式。然后通過(guò)本文計(jì)算的數(shù)據(jù)資料以及其他研究成果的數(shù)據(jù)資料，利用MATLAB數(shù)學(xué)軟件強(qiáng)大的

4、回歸分析功能，進(jìn)行多元回歸擬合得出本文計(jì)算附加質(zhì)量系數(shù)的建議公式。 利用現(xiàn)有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)附加質(zhì)量系數(shù)計(jì)算公式進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)該公式不僅適用于系泊船舶的情況，同樣也適用于船舶系靠岸時(shí)計(jì)算撞擊力的情況。附加質(zhì)量系數(shù)只是對(duì)于規(guī)范公式進(jìn)行修正的最重要一個(gè)部分，本文在參考其他研究成果的同時(shí)，不論是對(duì)系泊船舶還是船舶系靠岸的撞擊力計(jì)算公式，都給出了修正建議，即本文的計(jì)算公式。對(duì)于本文公式的計(jì)算精度，通過(guò)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證，能夠保證較高的計(jì)