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排水型高速船舶尾浪的数值研究的综述报告 近年来,随着水上交通业的迅速发展,高速船舶的应用越来越广泛。而排水型高速船舶在高速行驶时产生的颇大的湍流尾浪对于沿海生态环境、渔业港口、沿岸建筑物等都会产生不良影响。因此,对排水型高速船舶尾浪的数值研究越来越引起研究人员的关注。 一、排水型高速船舶尾浪的产生机理 排水型高速船舶船身受到水的阻力,船头会产生压力,船尾则产生负压。当排水型高速船舶航行时,由于船身形状、船速等原因,尾流呈现为复杂的湍流流场。同时,由于水在运动过程中存在黏性,使得水流速度在船尾减慢,从而使得船尾尾浪能量产生,形成不规则、有向性和宽谱的尾浪。 二、排水型高速船舶尾浪数值模拟的方法 由于排水型高速船舶尾浪涉及流场及船体的交互作用,因此需要建立相应的数值模拟模型。常见的尾浪数值模拟方法包括CFD方法、POT方法及海面随动体系方法。 1.CFD方法 CFD方法(ComputationalFluidDynamics)主要基于Navier-Stokes方程组进行模拟计算。该方法的优点是能够准确计算流场、压力分布等,模拟结果具备较高的可信度。但是模型计算量大,计算时间较长。 2.POT方法 POT方法(PanelOverlapTheory)是通过对船体的离散化,将船体表面简化为一系列平面面板的方法。然后考虑船舶表面上各面板之间的相互影响,并通过Panair软件进行模拟计算。 3.海面随动体系方法 海面随动体系方法是将船体和海面一起纳入模型中,通过MATLAB程序对船体在波浪作用下的运动情况进行模拟计算。该方法可以较好地考虑海洋环境的影响,但对船体表面进行离散化的处理可能会影响计算精度。 三、排水型高速船舶尾浪数值模拟的应用 1.尾浪影响下游渔业活动 沿海渔业是排水型高速船舶尾浪产生的主要影响对象之一。渔业活动需要在开阔水域中进行,而排水型高速船舶在高速行驶过程中产生的尾浪势必会影响渔业船只的稳定性和舒适性,甚至会对渔业捕捞产生直接的影响。 2.尾浪影响下游泄洪政策 排水型高速船舶尾浪对沿海地区河口及其上游区域的水环境、岸线等都会产生不同程度的影响。在排水型高速船舶经常通航的河口及其上游区域,为了防止排水型高速船舶产生的尾浪对下游渠道堤坝造成破坏,需要制定相应的防御措施及水利排洪政策。 四、结论 尾浪数值模拟是评估排水型高速船舶尾浪影响的有效手段之一。当前已有的尾浪数值模拟方法均有其优缺点,需要根据研究目的及计算条件进行选择和优化。对排水型高速船舶尾浪影响的研究,将有助于制定相应的环境保护政策和规划相应的沿海港口建设等措施。