水电枢纽弯曲引航道加宽模拟计算研究

【摘要】：引航道是位于通航建筑物的上游和下游,引导船舶安全出入等候通过建筑物的一段过渡性航道。由于地形限制，很多水电枢纽引航道是以弯道的形式修建。船舶通过弯曲引航道所需航宽的计算对于船舶安全航行具有十分重要的意义。近几十年来，国内外不少科研单位都对此做了相应的研究，其结果给弯曲引航道整治的加宽工作带来了巨大方便。但有一不足之处在于都用到的漂角，均需要从试验中得来，而不是用数学方法计算出来。本文研究的主要目的，就是要探究出一个可以根据水流条件，船舶尺寸及性能，可以直接计算出所需漂角及弯道所需航宽的简洁而准确的数学公式。 本文对弯曲引航道宽度计算研究成果的发展历史和研究现状进行了系统的分析，确定了影响弯道所需宽度的漂角，偏航距，富裕宽度，流速，航道占宽，风力等主要因素，并结合西部交通建设科技项目-内河航道通航条件关键技术研究课题中的石牌弯道和黄陵庙弯道通航船模试验，进行了以下研究。 由于船舶在弯曲引航道航行所需航宽受多方面因素影响，根据现有资料找出各主要因素，利用一元线性回归及多元线性回归函数进行分析，建立起弯道所需宽度的计算模型，并进行相应的假设检验以判断其可靠性。 以作用于船舶(队)上的水动力及其产生的力矩来计算分析船舶(队)在弯曲引航道中航行的航迹和漂角，用以确定船舶（队）在弯曲河段中航行所需的航道宽度，验证前面建立的计算模型。 本文结合西部交通建设科技项目——内河航道通航条件关键技术研究，进行实用性研究；将所得出的弯道宽度计算公式用在黄陵庙，石牌弯道船模试验中进行计算验证，同时在其他已有实船及船模试验资料的基础上，结合前人的理论成果，检验该公式在解决实际问题方面的适应性和可靠性。结果表明该计算模型适合计算多种类型的弯曲河段航道航行在受多种条件影响下所需的宽度。该计算模型的最大特点就是计算中需要的参数均不需要试验来提供，只需知道水流流态和船舶（船模）的几何尺寸和航速就可应用，计算简单，结果可靠。 【关键词】：弯曲引航道 航道宽度 漂角 回归分析 水动力 计算模型
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U612
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 水电枢纽弯曲引航道加宽模拟计算问题的提出及研究意义7-8
• 1.2 通航小尺度船模的发展现状及特点8-12
• 1.2.1 通航小尺度船模研发展现状8-11
• 1.2.2 通航小尺度船模试验技术优点11-12
• 1.3 水电枢纽弯曲引航道国内外研究现状12-14
• 1.3.1 国内外研究现状12-13
• 1.3.2 国内研究现状13-14
• 1.4 本论文的主要研究内容14-15
• 第二章 引航道在弯曲段宽度确定的理论基础15-22
• 2.1 引航道弯曲河段水流的水力特性15-18
• 2.1.1 引航道弯曲河段水流的水面横向比降15-16
• 2.1.2 弯道水流的横向环流16-17
• 2.1.3 环流运动对船舶（队）航行的影响17-18
• 2.2 船模试验的理论基础18-22
• 2.2.1 相似特征18-19
• 2.2.2 相似准则19-21
• 2.2.3 补充说明21-22
• 第三章 弯曲引航道船模航行试验研究22-41
• 3.1 试验设备和试验方法22-27
• 3.2 试验模型尺度及工况27-28
• 3.3 试验成果分析和讨论28-39
• 3.4 结论39-41
• 第四章 弯曲河段航道宽度计算模型41-68
• 4.1 弯曲河段航道宽度计算模型的建立41-43
• 4.2 漂角值的确定43-62
• 4.2.1 影响漂角的因素43-45
• 4.2.2 漂角计算的回归模型的建立45-62
• 4.3 弯曲航道富裕宽度的确定62-63
• 4.3.1 船舶（队）至航道边缘的安全距离 2d 的确定62-63
• 4.3.2 船舶（队）交会最小距离 c 的确定63
• 4.4 偏航距( BP)的确定63-65
• 4.4.1 影响偏航距的因素63-64
• 4.4.2 偏航距 BP的确定64-65
• 4.5 弯曲河段航道宽度计算模型的确定65-68
• 第五章 计算模型实例验证68-74
• 5.1 试验船模概况68-69
• 5.2 试验成果69-72
• 5.3 弯道宽度计算72-74
• 第六章 结论与展望74-76
• 6.1 结论74-75
• 6.2 展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-79
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果79

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