内河航道船舶航行操纵平面二维数值模拟初步研究

船舶航行操纵数学模型包括水流数学模型和船舶航行数学模型,其中水流数学模型是船舶航行模拟的基础。基于船舶航行操纵数学模型的基本原理,研究开发了船舶航行操纵平面二维数学模型,其中水流数学模型采用贴体坐标系下的平面二维水流数学模型,采用有限体积法对水流基本控制方程进行了离散,在求解过程中采用了欠松弛技术和逐线迭代法,船舶航行数学模型采用比较流行的"组合型"水动力模型,并采用有限差分法离散求解船舶运动方程。根据实船或船模在静水条件及均匀流条件下的航行试验资料,对所建立的船舶航行操纵数模进行了验证和参数率定,结果表明该船舶数模能够正确模拟船舶的航行操纵性能。     

船舶操纵运动数值模拟在桥梁通航孔布设中的应用研究*

布设于通航水域中的桥墩可能会对桥区河段通航安全产生较大影响,因此对桥位河段的通航情况及通航净空尺度展开分析研究十分必要。目前，桥梁的通航论证研究主要包括水流流速、流向、通航净空高度和和通航净空宽度，而对代表船舶通过设计通航孔时的船舶航行姿态研究甚少。在平面二维水流数学模型基础上，开发建立船舶操纵运动数学模型，通过模拟计算代表船舶通过桥区的航行姿态和航行参数，包括艏向角、舵角、漂角及航速等，结果表明可较好模拟在不同水文组合条件和不同通航孔条件下，船舶通过桥区水域的操控及航行条件。     

小间距桥梁并建对内河桥区航道通航安全影响分析——以浏阳河景观桥为例

针对内河桥区航道船舶通航安全问题,以浏阳河景观桥(鹊桥)工程所在的桥区河道为例开展研究工作。研究首先基于浅水方程建立了浏阳河局部河段平面二维水流数学模型,在验证和水流条件计算的基础上,基于MMG方程建立了船舶操纵运动数学模型。研究结果表明,鹊桥的修建对所在桥区河段水流条件的影响较小,水流平顺,无不良流速及流态;所有船舶通航计算工况下,船舶均可顺利通过桥区河段,且操相对较容易,研究可为类似桥区河段的通航安全提供技术参考。     

三峡—葛洲坝间河段汛期通航水流条件研究

两坝间河段是长江中上游的咽喉河段,受两岸高山峡谷制约,汛期水流流速大、比降大,呈洪水急流滩特性,再加上受三峡电站调峰和葛洲坝电站反调节的双重影响,通航条件极其复杂,安全风险多,监管压力大,通航管理要求高。本文采用平面二维水流数学模型模拟分析了恒定流和非恒定流条件下重点滩段的水位、比降、流速等水流特性,研究成果可为两坝间适航流量研究提供技术支撑,为两坝间河段船舶航行和通航管理等提供参考。     

二维数模研究拆船码头工程对航道的影响

按贴体正交坐标系下的二维水流运动方程建立工程影响河段二维潮流数学模型,通过计算分析表明,工程将引起局部水动力环境及流态的改变,对附近水域潮位的影响很小,对航行条件的影响不大,对航道回淤的影响也很少;并提出了减小上述影响的措施建议。     

山区河流复杂桥群河段通航水域研究

城区段大型山区河流受两岸城市规划、行洪、征地等多因素限制,新建跨河桥梁线路选择较为困难;此外还存在已建跨临河建筑物较多且修建年代并不一致,形成复杂的桥群河段且各桥梁的通航技术标准各异的情况。采用平面二维水流数学模型对拟建大桥所在桥群河段水动力条件、有效通航水域范围进行分析研究,同时结合船舶操纵模拟试验对拟建大桥修建后的桥墩布置情况、船舶航行通过桥群河段的安全性进行研究。结果表明,经过工程措施后,桥区河段的通航水流条件得到改善,拟建大桥船撞概率极小,桥群河段确定的通航水域是合理的。     

江都散货泊位船舶操纵仿真模拟研究

拟建江都散货泊位工程水域附近流态复杂。为保证进出港船舶和靠、离泊作业船舶的安全,需要对拟建工程进行模拟仿真研究。根据实地拍摄视景图片和定位,制作出码头附近的三维视景库,利用当地实测地形资料和相关资料,制作出包括码头设计尺寸、航道的三维地形图和视景图及电子江图,运用水流模拟软件进行模拟和验证,建立了6自由度的设计船舶模型,根据不同风、流组合条件,进行了模拟航行和操纵试验,得到试验数据和模拟研究结论。本次模拟研究,首次使用专业水流模拟软件,结合大型船舶操纵模拟器进行试验,使结果更加具有参考价值和科学依据。     

川江鲤鱼碛河段航道整治数学模型研究

长江上游鲤鱼碛滩为洪水分汊、枯水浅、险的弯曲河道过渡段浅滩,河床边界与水流条件复杂。采用贴体正交坐标系下的平面二维水流数学模型,可较好地模拟研究河段的水流条件。通过多方案计算,优化了鲤鱼碛建岛尾坝、右岸深槽潜坝的工程整治措施,推荐方案合理可行,可为类似工程提供参考。     

佛面滩炸礁优化方案的数值模拟

涪陵—丰都河段内的佛面滩碍航礁石伸出江心,汛期产生强烈的横流,流态紊乱,船舶须过河上行,与下行航路交叉,威胁船舶航行安全。针对上述问题,拟通过炸除佛面滩部分礁石改善通航流态,实现船舶"各自靠右,分边航行"。建立佛面滩河段二维水流数学模型,通过模拟多级流量的流场,确定航行条件最差的最汹流量为2. 45万m~3/s;模拟计算最汹流量下8个炸深方案流场,通过比较各个炸深方案的流速、横向流速、流速横纵比、航行推阻比、单位炸深效比和流态,认为8 m炸深方案最优。     

二维水流数学模型在马家咀航道整治工程防洪评价中的应用

通过建立的基于有限体积法的平面二维非恒定流数学模型,对马家咀航道整治一期工程建设前后的河道水流运动进行模拟计算。结果表明:工程建设前后工程河段水位变化较小,工程附近河段水流流态及水流流速分布无明显变化。研究建立的二维水流数学模型可准确模拟工程河段水流运动,能在防洪影响评价中对工程前后河道水流、水位变化变提供较为可靠的依据,具有实用价值。     

安康枢纽回水变动区航道整治数学模型研究

安康枢纽回水变动区河段的通航水流条件既受上游石泉枢纽日调节影响,又受下游安康枢纽水库调度的影响。河道水流既有山区河流滩险水流特性,又有库区河道水流特点。同时,该河段为连续急流弯道段,研究难度大。文中采用平面二维水流数学模型的技术手段,研究回水变动区河段滩险整治工程方案。针对天然河道边界复杂等特点,研究采用正交贴体网格。在此基础上建立了平面二维水流数学模型。采用有限体积法对平面二维水流控制方程进行了离散。对安康枢纽回水变动区天然情况下的水位、比降及水流流速等进行了验证计算及分析,验证结果表明,所采用的数学模型和计算方法能够准确模拟枢纽回水变动区的水流运动特性。根据河段的河道特性、河床演变特点及碍航特点,提出了航道整治原则。在上述整治原则的基础上,对安康枢纽回水变动区河段滩险整治方案效果进行了计算分析,并提出了能够达到设计航道尺度的整治工程方案。     

秤杆碛边滩采砂对嘉陵江河道影响研究

秤杆碛是嘉陵江上一大型的卵砾石边滩,在实地勘测秤杆碛河段基础上提出多个采砂方案.通过物理模型研究该河段卵石输移规律,建立采砂河段贴体正交坐标系下的平面二维水流数学模型,并利用该模型研究嘉陵江秤杆碛边滩采砂后河道水流条件的变化.结果表明,采砂对河床演变、通航、河道行洪以及涉河工程的影响很小.     

枢纽船闸引航道口门区三维水流数值模拟应用研究*

基于平面曲线坐标系、垂向σ坐标系建立了三维水流数学模型。采用控制体积法离散基本方程、交错网格以避免压力的振荡、动水压力校正法进行数值求解。分别采用经典急弯河段水槽试验资料、土谷塘物理模型试验资料对模型进行了验证。验证结果表明,模型能较好地反映弯曲河段三维水流结构特征和船闸引航道口门区的通航水流条件,可为枢纽船闸工程的平面布置方案论证提供技术支撑。     

龙口港扩建工程航道规划潮流分析

文中建立了龙口湾正交坐标系下变网格二维潮流数学模型,利用数值模拟成果分析了龙口湾潮流分布与变化规律。根据潮流分布特点,提出利用屺坶岛对波浪的掩护作用在岛头西部深槽布置新航道走向时,潮流方向与航道交角以及航道横向流速小,有利于航道稳定和船舶航行安全。研究了港口平面规划方案与航道扩建方案共同作用下的港区和航道的潮流变化特征,研究表明:在屺坶岛掩护区内侧沿等深线向布置码头前缘线和航道,通过适当规划可使码头泊位区和航道区水流平顺,潮流流向基本平行于航道走向和码头前沿线。     

淮安水利枢纽通航渡槽船舶航行三维数模分析

淮安水利枢纽二期工程需要增建渡槽,与一期渡槽形成长距离通航渡槽后可能对通航条件造成影响.针对这一问题,建立了三维数学模型,选择最不利船型组合情况下的两种工况,模拟分析二期渡槽建设前后的渡槽通航条件,即上下行船舶对开工况、是否布置消能格栅工况.得出结论:1)在不布置消能格栅的情况下二期渡槽建成后波高增加约20％,在增加消...     

潮流数学模型在兴化湾深水航道研究中的应用

建立了基于不规则三角形网格有限差分法的兴化湾二维潮流数学模型,对兴化湾潮流场进行了数值模拟。对可以开辟成深水航道的南日水道和兴化水道,特别是兴化水道经过的鸡蛋岛和野马屿之间附近水域进行了网格加密处理,对其流场进行了细化模拟。根据数值模拟结果,对兴化水道和南日水道的潮流场特征进行了分析,为航道规划设计提供了基础依据。     

船舶在波浪中的操纵运动预报

本文应用水平的随船坐标系，建立了船舶在波浪中的六自由度操纵运动方程。为了检验数学模型的正确性，进行了船舶在波浪中的操纵运动模型试验。应用上述数学模型，初步分析了波浪对船舶操纵性能的影响，以及船舶操纵对波浪中船舶运动性能的影响。     

嘉陵江礼嘉边滩采砂数学模型研究

实地勘测嘉陵江礼嘉河段基础上提出采砂方案，采用贴体正交坐标系下的平面二维水流数学模型研究嘉陵江礼、嘉边滩采砂后河道水流条件的变化。结果表明。采砂对河床演变、通航、河道行洪以及涉河工程的影响很小。