1．目的及意义

船舶操纵性是指按照驾驶者的意图保持或改变其运动状态的性能，即船舶保持或改变航速、航向和位置的性能。船舶操纵是船舶的重要性能之一，这一点从任何船舶驾驶者都时刻手不离开操舵手柄得以证明。船舶操纵性和航行的安全性、经济性以及军舰的战斗力和生命力有着密切关系。船舶一旦丧失操纵能力，航行就缺少了起码的安全保障。对于军舰，良好的操纵性是提高战斗力的重要手段，因此军舰有更高的操纵性要求。

船模操纵性与航行的经济性，安全性密切相关。一艘航向稳定性好的船，在海上如若要进行直线航行，就不需要频繁的操舵以纠正航向。相反，一艘航向稳定性较差，就需要经常地进行纠正舵，其在海上的航线便是一个曲折的航迹。进而，曲折的航迹便会使航程增加，经常操舵也会使机械的使用寿命减少，也增加了功率的消耗。由于该原因导致的功率消耗在航向稳定性差的船上甚至可以达到20%以上。由此可见操纵性对于船舶的经济向影响是多么的大。在第17届国际船模试验池会议（ITTC）操纵性技术委员报告会中，引用美国海岸警卫队（USCG）提供的835起船舶碰撞、触底事故进行的统计分析表明，35%是由于船舶的操纵性欠佳导致的。目前国际上的商船数量不断增加，船只数量变多而航区的不变导致船只密度正在不断增加，因此引起海上事故尤其是碰撞的概率正在上升，进而对船舶的海上操纵性提出了更高的要求。

随着船舶的不断大型化，以超大型油船（KVLCC）为例，使得船舶在以往被认为是无限制的水域航行时，相对变成了在窄浅的限制水域，这就使船舶正常航行时情况变得和以前不一样了，对船舶的操纵性提出了更高的要求。KVLCC时目前操纵水动力数值计算方面的国际标准船模。目前全球主要石油出口地区有中东，印度尼西亚，委内瑞拉，墨西哥湾，巴西等。根据香港船东协会的“2003年后的国际海运市场”的预测报告，全球海运市场的超大型油船的需求量前景看好。原油的需求量不断增加，国际海事组织的MARPOL公约已经决定淘汰单壳油船，油船公司的经营管理和订造新油船已经逐步发展起来。KVLCC的发展在全球范围内已经成为一个必然的趋势。因此关于这一火热船型的操纵水动力数值计算也就显得更加有意义。这里采用的准确的数值计算方法相比于传统的估算来说，有着显著的优势，根据船模试验和理论分析的方法相结合，按照船模的试验结果得到响应方程式进而算出相关的操纵运动指数，再通过求解方程来预报操纵运动。比传统估算更精确，更能排除其他因素的干扰。{title}

2. 研究的基本内容与方案

{title}

（1）KVLCC船模圆周运动数值模拟模型的建立

将KVLCC船模曲面导入网格划分模块、建立计算域、生成计算网格、设置边界条件。

（2）KVLCC船模圆周运动水动力性能数值计算及验证

利用CFD软件——Star-CCM 进行KVLCC船模圆周运动的数值模拟计算工作。（计算工况为：4-5个角速度）

根据计算结果回归相关的线性水动力导数。将计算结果与公开的试验数据进行对比分析。

（3）雷诺数对KVLCC船模圆周运动操纵水动力的影响

在（2）的基础上，通过改变船模长度的方式改变雷诺数（改变得到另外2个雷诺数），重复（2）中的KVLCC船模圆周运动的数值模拟计算工作。分析雷诺数对其圆周运动水动力性能的影响。3. 参考文献

[1]王欣. 基于船舶操纵性的船舶海上航行安全研究[D].大连海事大学,2017. [2]邹早建. 船舶操纵性数值船池开发与应用[A]. 中国科学技术协会、国防科学技术工业委员会.2005年中国船舶工业发展论坛论文集[C].中国科学技术协会、国防科学技术工业委员会:,2005:9. [3]宁方鑫,熊勇,牟军敏,黄兴东. 基于AIS数据的船舶操纵性指数辨识研究[J]. 系统仿真学报,2017,29(02):402-408. [4]吴宝山,杜茉,张华. 关于近年来国内船舶操纵性研究的若干评述[A]. 中国造船工程学会船舶力学学术委员会、水动力学重点实验室、船舶振动噪声重点实验室、江苏省绿色船舶重点实验室.2013年船舶水动力学学术会议论文集[C].中国造船工程学会船舶力学学术委员会、水动力学重点实验室、船舶振动噪声重点实验室、江苏省绿色船舶重点实验室:,2013:9. [5]FranciscoLázaro Pérez,Juan Antonio Clemente. The influence of some ship parameters onmanoeuvrability studied at the design stage[J]. Ocean Engineering,2006,34(3). [6]T. GOacute;RNICZ. Adesktop ship manoeuvrability prediction system[J]. Archives of Civil andMechanical Engineering,2007,7(3). [7]Elzbieta M.Bitner-Gregerse,Carlos Guedes Soares,Marc Vantorre. Adverse WeatherConditions for Ship Manoeuvrability[J]. Transportation ResearchProcedia,2016,14. [8]R.D. Geertsma,R.R. Negenborn,K.Visser,M.A. Loonstijn. Pitch control for ships with diesel mechanical andhybrid propulsion: Modelling, validation and performance quantification[J].Applied Energy,2017. [9]Mehdi Nakisa,Fatemeh Behrouzi,AdiMaimun,Rahimuddin Samad,Yasser M. Ahmed. Numerical Study on PropellerPerformance for a Vessel in Restricted Water[J]. Procedia Engineering,2017,194. [10]姚杰,卓永强,吴兆麟,方祥麟. 船舶操纵性综合评价方法的研究[J]. 大连水产学院学报,2002(01):42-47. [11]张心光. 基于船舶操纵性试验分析的辨识建模研究[D].上海交通大学,2012. [12]熊云峰,陈章兰,袁红莉. 船舶操纵性评价的灰关联分析和逼近理想解法[J]. 中国航海,2013,36(03):86-89. [13]周林华. 船舶操纵性与船舶驾驶——介绍“变航向试验”法[J]. 武汉造船,1982(04):35-37 34. [14]王少新,倪少玲,林香山. 船舶操纵性模型试验的一种修正法[J]. 大连理工大学学报,1998(04):121-124. [15]熊云峰,蔡振雄. 船舶操纵性能的模糊综合评估[A]. 福建省机械工程学会、福建省汽车工程学会、福建省航空学会、福建省造船学会、厦门大学科协.福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C].福建省机械工程学会、福建省汽车工程学会、福建省航空学会、福建省造船学会、厦门大学科协:,2005:4.

1．目的及意义

船舶操纵性是指按照驾驶者的意图保持或改变其运动状态的性能，即船舶保持或改变航速、航向和位置的性能。船舶操纵是船舶的重要性能之一，这一点从任何船舶驾驶者都时刻手不离开操舵手柄得以证明。船舶操纵性和航行的安全性、经济性以及军舰的战斗力和生命力有着密切关系。船舶一旦丧失操纵能力，航行就缺少了起码的安全保障。对于军舰，良好的操纵性是提高战斗力的重要手段，因此军舰有更高的操纵性要求。

船模操纵性与航行的经济性，安全性密切相关。一艘航向稳定性好的船，在海上如若要进行直线航行，就不需要频繁的操舵以纠正航向。相反，一艘航向稳定性较差，就需要经常地进行纠正舵，其在海上的航线便是一个曲折的航迹。进而，曲折的航迹便会使航程增加，经常操舵也会使机械的使用寿命减少，也增加了功率的消耗。由于该原因导致的功率消耗在航向稳定性差的船上甚至可以达到20%以上。由此可见操纵性对于船舶的经济向影响是多么的大。在第17届国际船模试验池会议（ITTC）操纵性技术委员报告会中，引用美国海岸警卫队（USCG）提供的835起船舶碰撞、触底事故进行的统计分析表明，35%是由于船舶的操纵性欠佳导致的。目前国际上的商船数量不断增加，船只数量变多而航区的不变导致船只密度正在不断增加，因此引起海上事故尤其是碰撞的概率正在上升，进而对船舶的海上操纵性提出了更高的要求。

随着船舶的不断大型化，以超大型油船（KVLCC）为例，使得船舶在以往被认为是无限制的水域航行时，相对变成了在窄浅的限制水域，这就使船舶正常航行时情况变得和以前不一样了，对船舶的操纵性提出了更高的要求。KVLCC时目前操纵水动力数值计算方面的国际标准船模。目前全球主要石油出口地区有中东，印度尼西亚，委内瑞拉，墨西哥湾，巴西等。根据香港船东协会的“2003年后的国际海运市场”的预测报告，全球海运市场的超大型油船的需求量前景看好。原油的需求量不断增加，国际海事组织的MARPOL公约已经决定淘汰单壳油船，油船公司的经营管理和订造新油船已经逐步发展起来。KVLCC的发展在全球范围内已经成为一个必然的趋势。因此关于这一火热船型的操纵水动力数值计算也就显得更加有意义。这里采用的准确的数值计算方法相比于传统的估算来说，有着显著的优势，根据船模试验和理论分析的方法相结合，按照船模的试验结果得到响应方程式进而算出相关的操纵运动指数，再通过求解方程来预报操纵运动。比传统估算更精确，更能排除其他因素的干扰。{title}

2. 研究的基本内容与方案

{title}

（1）KVLCC船模圆周运动数值模拟模型的建立

将KVLCC船模曲面导入网格划分模块、建立计算域、生成计算网格、设置边界条件。

（2）KVLCC船模圆周运动水动力性能数值计算及验证

利用CFD软件——Star-CCM 进行KVLCC船模圆周运动的数值模拟计算工作。（计算工况为：4-5个角速度）

根据计算结果回归相关的线性水动力导数。将计算结果与公开的试验数据进行对比分析。

（3）雷诺数对KVLCC船模圆周运动操纵水动力的影响

在（2）的基础上，通过改变船模长度的方式改变雷诺数（改变得到另外2个雷诺数），重复（2）中的KVLCC船模圆周运动的数值模拟计算工作。分析雷诺数对其圆周运动水动力性能的影响。3. 参考文献