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ISSN 100020054CN 1122223 N 清华大学学报(自然科学版)J T singhua U niv (Sci &Tech ),2003年第43卷第2期2003,V o l .43,N o .231 372622265港口内靠码头系泊船波浪力时域模型齐 鹏1, 王永学2, 贺五洲1(1.清华大学水利水电工程系,北京100084;2.大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,大连116024)收稿日期:2002205223基金项目:国家教委跨世纪人才基金(199722)作者简介:齐鹏(19632),男(汉),北京,博士后。
通讯联系人:贺五洲,教授,E 2m ail :w zhe @tsinghua .edu .cn摘 要:为进行港口内靠码头系泊船波浪力的时域计算,提出了一种耦合数值方法。
用包含船体的矩形柱面将整个港口区域划分为船体表面与柱面所围区域(内域)和柱面与整个港口边界面所围区域(外域)。
内域流动由三维N avier Stokes(N S )方程控制,通过VO F 方法数值求解和描述其自由表面;外域流动由二维浅水波模型——改进的Boussinesq 方程控制,应用有限差分三对角矩阵算法(TDM A )快速求解。
内域解和外域解通过速度 压力和波面连续的匹配边界条件联系起来。
应用所建立的N S Boussinesq 耦合模式同步和高效率地获得了港内波浪变形、系泊船附近三维流场、船表面波压力分布和波浪荷载。
关键词:波浪力;耦合模型;VO F 方法;Boussinesq 方程中图分类号:O 353.2文献标识码:A文章编号:100020054(2003)022*******T i m e -doma i n m odel for wave forceson a sh ip m oored aga i n st a quay i n a harborQ I P e ng 1,W ANG Yongxue 2,HE W uzhou 1(1.D epart men t of Hydraulic and Hydropower Eng i neer i ng ,Tsi nghua Un iversity ,Be ij i ng 100084,Chi na ;2.State Key Laboratory of Coastal and Off shore Engi neer i ng ,Dali an Un iversity of Technology ,Dali an 116024,Chi na )Abstract :Ahybrid num erical m ethod w as developed fo r theti m e 2dom ain computati on of w ave fo rces on a sh i p moo red against a quay in a harbo r .T he entire harbo r dom ain (the computati onal dom ain )w as divided into two sub 2dom ains,the inner dom ainsurrounding the shi p and the outer dom ain as the rem ainder of the harbo r .A 32D num erical model based on the N avier 2Stokes (N S )equati ons and the vo lum e of fluid (VO F )m ethod w as app lied in the inner dom ain,w hile a 22D shallow 2w ater w ave model based on the i m p roved Boussinesq equati ons w as app lied in the outer dom ain .V elocity p ressure and w ave surface continuity conditi ons w ere enfo rced on the m atch ing boundary w here the two models are coup led .T he result show s that the coup led N S Boussinesq model can accurately si m ulate the ti m e 2varying w ave fo rces in the harbo r and the 32D flow near the sh i p.Key words :w ave fo rces;coup led model;vo lum e of fluid m ethod;Boussinesq equati ons 按文[1]提出的思路,为解决港口内靠码头系泊船运动问题,首先要获取港内波浪状况和码头前船体所受波浪力,然后单独研究船在波浪激励作用下系泊系统的动力响应。
船舶系泊缆绳的模型试验设备的制作方法本技术属于系泊技术领域，一种船舶系泊缆绳的模型试验装置，包括细钢丝绳、万向滑轮导缆装置、串联弹簧组、张力传感器和螺丝杆张紧器；细钢丝绳的用于模拟船舶缆绳，万向滑轮导缆装置用于在船舶缆绳角度发生变化时准确地将张力传递到串联弹簧组和张力传感器；串联弹簧组通过多段线逼近的方式模拟船舶缆绳的非线性弹性曲线；张力传感器用于测量船舶缆绳的张力；螺丝杆张紧器用于精确调整缆绳预张力；该装置可以实现系泊船舶物理模型试验中缆绳弹性的模拟，同时能够测量缆绳张力和施加预张力。
通过试验结果可以对系泊船舶在风、浪、流等因素作用下的系缆力进行分析，为码头结构设计、营运管理和安全风险评估提供必要的依据。
技术要求1.一种船舶系泊缆绳的模型试验装置，其特征在于，该模型试验装置包括细钢丝绳(2)、万向滑轮导缆装置(1)、串联弹簧组(3)、张力传感器(4)和螺丝杆张紧器(5)；细钢丝绳(2)的用于模拟船舶缆绳，万向滑轮导缆装置(1)用于在船舶缆绳角度发生变化时准确地将张力传递到串联弹簧组(3)和张力传感器(4)；串联弹簧组(3)通过多段线逼近的方式模拟船舶缆绳的非线性弹性曲线，事先按照船舶缆绳弹性曲线进行率定；张力传感器(4)用于测量船舶缆绳的张力；螺丝杆张紧器(5)用于精确调整缆绳预张力；所述的万向滑轮导缆装置(1)分为滑轮导缆框架(7)和轴承底座(10)两个部分；上端的滑轮导缆框架(7)与下端的轴承底座(10)连接，滑轮导缆框架(7)能水平360度自由转动；三个V型轴承滑轮安装在滑轮导缆框架(7)内；单个垂直轴承滑轮(8)面向船舶模型一侧，当船舶横摇改变船舶缆绳垂向角度时，由于垂直轴承滑轮(8)作用万向滑轮导缆装置(1)不会产生明显摩擦力；两个水平轴承滑轮(9)面向码头模型一侧，当船舶缆绳从不同出缆孔带缆以及因船舶纵移改变船舶缆绳水平角度时，由于水平轴承滑轮作用万向滑轮导缆装置(1)不会产生明显摩擦力；因此，利用万向滑轮导缆装置(1)，使船舶缆绳的垂直和水平角度任意变化时，万向滑轮导缆装置(1)对船舶缆绳的摩擦力非常小，船舶缆绳通过万向滑轮导缆装置(1)后张力不会发生明显变化，满足准确测量船舶缆绳张力的需求；所述的细钢丝绳(2)从单个垂直轴承滑轮(8)的下侧穿入万向滑轮导缆装置(1)内部，从两个水平轴承滑轮(9)中间穿出，通过铝扣夹紧连接在串联弹簧组(3)的一端；细钢丝绳(2)用来模拟船舶缆绳，与串联弹簧组(3)相比其抗拉刚度非常大，在同样张力作用下伸长极小，因此在试验中忽略其受拉伸长变形，细钢丝绳(2)的弹性完全由串联弹簧组(3)模拟；所述的串联弹簧组(3)为多个不锈钢弹簧串联组成，弹簧具有不同规格，即线径、外径和长度不同，用于模拟船舶缆绳的非线性弹性力学性能；串联弹簧组(3)一端连接细钢丝绳(2)，另一端连接张力传感器(4)；对每一根细钢丝绳(2)都需要率定串联弹簧组(3)；利用威尔森公式，根据实际细钢丝绳(2)的受力变形曲线换算船舶缆绳的受力变形曲线，然后采用多段线法近似模拟船舶缆绳受力变形曲线，计算得出每个直线段的抗拉刚度和最大伸长；每个直线段用一个弹簧模拟，根据抗拉刚度匹配合适的弹簧规格，然后将一根长度等于最大伸长的无弹性细绳穿过弹簧内部并系在弹簧两端；多个匹配好的弹簧串联连接在一起，即近似模拟缆绳非线性弹性；所述的张力传感器(4)的一端连接串联弹簧组(3)，另一端连接螺丝杆张紧器(5)；根据不同试验条件和比尺，匹配合适量程的张力传感器(4)；将张力传感器(4)连接信号放大器和数据采集仪，在电脑上记录张力传感器(4)采集到的缆绳张力数值；所述的螺丝杆张紧器(5)为不锈钢，拉环连接张力传感器(4)，螺丝杆通过螺帽固定在角钢挡板上，通过旋转螺帽精确调节整个系统张力的大小；所述的角钢挡板(6)为不锈钢，底部通过螺丝固定在试验码头平台模型上；角钢挡板(6)立面圆孔的中心高度与万向滑轮导缆装置(1)两个水平轴承滑轮(9)中心相同，使细钢丝绳(2)、串联弹簧组(3)、张力传感器(4)和螺丝杆张紧器(5)保持水平。
高桩码头前后沿同时系靠泊ROBOT数值模以姚迪;冯伟【摘要】高桩码头前后沿同时系靠泊会增加后沿船舶撞击力,使码头结构的横向位移及桩基内力发生变化,针对其受力特点,采用ROBOT对两侧系靠泊的高桩码头受力特性和变形进行数值模拟分析,验证了ROBOT对实际工程计算的适用性.通过较为完整的荷载组合计算分析,指出:对于两侧系靠泊的高桩码头后沿撞击力的增加使码头的横向位移变大,且对直桩的弯矩和剪力影响很大,在设计中应引起足够重视.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2011(000)005【总页数】6页(P75-79,102)【关键词】高桩码头;系靠泊;ROBOT;荷载组合;桩基【作者】姚迪;冯伟【作者单位】中交第二航务工程勘察设计院有限公司,湖北武汉,430071;中交第二航务工程勘察设计院有限公司,湖北武汉,430071【正文语种】中文【中图分类】U656.1+1码头前沿已停靠设计最大船舶，前沿停泊工作区域不能满足小型船舶继续靠泊作业时，许多内河码头在水深大于小型船舶满载吃水区域的后沿设置系靠泊设施，用以实现码头面上多种船型同时系靠泊工作的功能。
船舶系靠泊会对码头结构产生水平荷载，而高桩码头桩基的受力特性对上部水平荷载的变化较为敏感。
笔者结合镇江某高桩码头结构设计，通过ROBOT数值模拟对结构的受力性能进行计算，对该结构在前后沿同时系靠泊及复杂工艺条件下的受力特点和变形情况进行分析。
1 工程概况码头泊位长254.4 m，宽30 m，排架间距为7 m，每榀排架设有8根准800钢管桩，其中斜桩2对，上部结构由现浇横梁、纵梁、预应力轨道梁、前边梁、迭合面板等组成。
码头面前沿设置1 500 kN（首尾缆）和1 000 kN单档铸钢型系船柱，2层系缆平台设置350 kN系船柱，前沿钢靠船构件布置DA-B800H低反力型橡胶护舷，设计代表船型为50 000 DWT食用油船（183 m×32.2 m×19.1 m×12.9 m）；码头面后沿及2层系缆平台设置250 kN单档铸钢型系船柱，后沿钢靠船构件布置DA-A300H标准反力型橡胶护舷，设计代表船型为500 t自航驳（52 m×9.6 m×1.9 m）。
风浪流作用下码头系泊船舶运动响应的数值模拟作者：索华侨朱良生来源：《广东造船》2014年第03期摘要: 码头系泊船舶在风浪流联合作用下将发生较大的运动响应，运动过大会造成系泊缆绳断裂，影响码头的装卸作业。
本文建立了风浪流作用下码头系泊船舶运动响应数学模型，然后用结构物与波浪作用的时域方法进行数值计算，求得系泊船舶的运动响应，将所得结果与物理模型结果进行比较分析，表明二者总体上比较相符。
关键词：码头系泊；船舶运动响应；时域方法；数值模拟中图分类号：U661.32文献标识码：AThe Numerical Simulation of Motion Response of Complex Wharf Mooring Ship Under the Action ofWind Wave and FlowSUO Huaqiao, ZHU Liangsheng（South China University of Technology,Guangzhou 510640）Abstract:Wharf berthing ships under the joint action of waves flow will result in the large motion response. If movement is too large that will cause the mooring rope breakage and affect wharf handling operation.This paper established motion response mathematical model under the joint action of wind,flow and wave.Then use time domain methods to calculate the interaction between waves and structures.After obtained motion response of the mooring ship,Compare and analyze the numerical result with physical result, they are generally close.Key Word: wharf berthing；ship motion response；time domain methods；numerical modeling1引言系泊船舶在风浪流联合作用下，将发生较大的运动响应，若运动过大，不但影响到装卸作业的安全，还影响到系泊船舶自身和码头结构的安全，因此研究码头系泊船舶在风浪流联合作用下的运动响应问题显得非常重要。
港口的GPSS—F仿真模型
孟卫东
【期刊名称】《信息与控制》
【年(卷),期】1989(18)4
【摘要】本文在国内首次运用GPSS-F 仿真语言进行港口仿真,建立了船、车、港、货一体的比较完整的港口仿真模型,提出了一套相应的参数处理方法和方案评价指标.该模型能研究最佳泊位数、最佳装卸设备配置、最佳过驳比例、车港最佳配置
等一系列港口规划营运问题.本文还以上海港某装卸区为背景,进行了最佳泊位数和
最佳浮简过驳比例的实际仿真研究.本文工作对港口仿真建模有一般意义,并有相当
应用价值.
【总页数】5页(P18-22)
【关键词】港口;仿真;GPSS-F;建模;仿真语言
【作者】孟卫东
【作者单位】上海交通大学管理学院
【正文语种】中文
【中图分类】U651
【相关文献】
1.基于GPSS/H仿真软件的沥青路面机群施工系统仿真模型研究 [J], 焦海贤;王升斌;史义;程向辉
2.GPSS仿真在港口合理泊位数研究中的应用 [J], 危明昊
3.用微机GPSS建立一个销售系统的仿真模型 [J], 吴陈;夏祖勋
4.基于GPSS—F仿真语言的港口物流仿真自动建模系统 [J], 周忠志;蒋琼珠
5.沥青路面机群施工系统的GPSS/H仿真模型及其应用 [J], 程向辉;王升斌;焦海贤
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港湾三维有限元并行模型的水动力及泥沙数值模拟的开题报告一、研究背景及意义近年来，随着海洋经济发展的加快，港口建设成为国民经济发展的重要组成部分。
在港口建设中，港湾区水动力及泥沙数值模拟研究是一个重要的领域。
水动力及泥沙数值模拟可以有效地评估港湾区域内不同方案的可行性，为港口建设的规划和设计提供科学依据。
随着计算机及数值计算技术的发展，数值模拟研究成为了港湾区水动力及泥沙研究的主流方法。
目前，港湾区水动力及泥沙数值模拟研究主要采用有限元方法和有限差分方法。
这些方法依赖于计算机计算能力和模型的准确性，模型精度及计算效率是研究中的重要问题。
为了提高模型精度和计算效率，需要采用并行计算技术，以利用分布式计算资源来加速模拟计算。
本文主要研究基于港湾三维有限元并行模型的水动力及泥沙数值模拟，旨在提高模型计算效率和精度，为港口建设提供更加科学的决策依据。
二、研究方法本文采用有限元方法，主要包括如下几个步骤：1. 建立数值模型。
采用三维有限元方法，建立港湾区水动力和泥沙运动数值模型。
包括水动力模型和泥沙运动模型两部分。
2. 并行计算。
针对港湾区域的大规模数值计算，采用并行计算技术，将模拟计算分配给多台计算机，加速计算流程。
3. 参数优化。
通过对模拟过程中的参数进行优化，提高模拟效果和计算效率。
4. 模型验证。
采用实测数据来验证模型的准确性和可信度。
三、预期研究成果本文预期得到如下研究成果：1. 建立基于港湾三维有限元并行模型的水动力及泥沙数值模拟方法。
2. 优化港湾三维有限元并行模型参数，提高模拟效果和计算效率。
3. 验证模型的准确性和可信度。
4. 提高港湾区水动力及泥沙数值模拟的计算效率，为港口规划和设计提供科学依据。
四、研究计划本研究计划分如下几个阶段：1. 文献调研和数据收集，掌握国内外港湾区水动力及泥沙数值模拟现状。
2. 基于有限元方法建立港湾区水动力及泥沙数值模型。
3. 采用并行计算技术优化模型参数，提高计算效率。
第50卷第2期2021年4月船海工程SHIP & OCEAN ENGINEERING Vol. 50 No. 2Apr. 2021DOI ： 10.3963/j. issn. 1671-7953.2021.02.01030万t FPSO 船体码头抗台系泊设计刘俊红，赵魏，崔秀达(上海外高桥造船有限公司，上海200137)摘 要:针对30万t FPSO 码头舸装周期长,船体主尺度大，而码头前沿可用长度较短，台风季节码头系泊不利的问题，为解决该船体的临时系泊要求，以一 30万t FPSO 码头系泊设计为对象，设计FPSO 在常规工况和台风工况2种不同工况下的码头系泊方案，建立2种方案下码头系泊的计算模型，分析船舶在风、流载荷 下系泊缆绳的受力规律和设计方案可行性，结果表明:头缆+尾缆+倒缆的系泊方式能满足常规工况的系泊 要求，在船体外板额外增加系泊眼板带防风横缆的码头系泊方式可简单、快速解决台风工况的码头系泊安全问题。
关键词：30万tFPSO ；码头系泊;抗台风;风、流载荷;系泊缆绳中图分类号:U662文献标志码:A 文章编号:1671-7953(2021 )02-0037-0430万t FPSO 作为海上油田系统中的关键设 施，受到越来越多关注，正在批量建造。
外高桥地区在台风季节风力较大⑴，而FPSO 在码头厕装 的周期长，形成系列船批量建造后,难免会遇到台风天气，风速大，如果系泊采用过多的缆绳则会增加FPSO 的工程成本和系泊作业,影响码头的物流和吊车作业，影响FPSO 的工程进度。
因此, FPSO 的码头系泊作业既要保证安全，又不能冗余过多,有必要对码头系泊方案进行详细分析,以得到合理的系泊布置方式。
1设计基础数据某30万t FPSO 的主尺度见表1 □表1 30万tFPSO 主尺度总长/m 型宽/m 舷侧型深/m 码头舸装吃水/m侧面受风面积(@ 5.0 m 水线以上)/m?迎面受风面积(@ 5.0 m 水线以上)/m?1.1环境条件FPSO 码头系泊主要承受风、浪、流环境载荷,环境条件参考了港口码头的水文、气象统计数 据⑵。
码头系泊船舶系缆力及运动量数值模拟
周丰;张志明;杨国平;马小剑
【期刊名称】《中国港湾建设》
【年(卷),期】2010(000)0z1
【摘要】数值模拟与物理模型试验和原型观测相比具有经济、快速的优点.基于静力平衡模型,开发了在风、流作用下系泊船舶系缆力和运动量的计算软件Qmoor.Qmoor根据船舶类型和吨位确定系泊船舶水下的迎流面积和水上的迎风面积,由经验公式计算风、流对码头前船舶的作用力.系缆力采用考虑缆绳非线性变形的Wilson公式计算,同时也考虑了护舷的变位与靠泊力之间的非线性关系,计算结果与物理模型试验结果吻合较好,与商业软件Optimoor计算结果也进行了比较,Qmoor计算更准确,功能更齐全.
【总页数】4页(P60-63)
【作者】周丰;张志明;杨国平;马小剑
【作者单位】中交水运规划设计院有限公司,北京,100007;中交水运规划设计院有限公司,北京,100007;中交水运规划设计院有限公司,北京,100007;大连理工大学,海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁,大连,116024
【正文语种】中文
【中图分类】U656.126
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1.离岸深水港码头系泊船舶系缆力和撞击能量 [J], 杨国平;张志明;周丰;孙昭晨
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3.离岸深水港码头系泊船舶系缆力和撞击能量 [J], 杨国平;张志明;周丰;孙昭晨
4.波浪作用下大型开敞式码头系泊船舶系缆力研究 [J], 刘必劲;张亦飞;徐伟
5.系泊索对系缆力及船体运动量的影响研究 [J], 刘爽;冯司宇
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