海上重大件货物系固受风问题研究

摘要

随着全球经济贸易的快速发展、设备制造业的进步，海上重大件货物运输日益频繁。重大件货物具有质量大、体积大、形状不规则等特点，与一般散货和集装箱运输相比有很多不同点，所以进行积载和绑扎系固时需要针对不同重大件货物的形状特点制定专用的绑扎方案。对于固定在甲板位置上的重大件货物，除了受到惯性力的影响，风力对货物的影响也非常重要。由于不同类型的重大件货物的外部形状等方面存在较大差异，目前应用国际海事组织制定的不同货物风力影响的估算则过于粗糙。为此本文针对不同形状特点的重大件货物进行更加科学客观的受风力估算，在重大件货物进行分类基础上，提出每一类重大件货物适宜的受风力影响计算方法，同时将计算结果与CSS规范的计算结果进行比较，提出不同形状重大件货物的参考形状系数，并根据各类重大件货物的形状特点提出了绑扎系固建议。主要研究内容如下:
　　1.在综合了CSS规范及船公司实际运输重大件货物案例的基础上，将几种常见的重大件货物根据外形特点及受风力情况进行分类，得到以下分类结果:形状较为规则且近似圆柱体类的风电塔筒和机车为一类;形状规则且外形平整的大巴车辆为一类;形状不规则的渡轮和渔船为一类;尺寸较小且不规则的风叶为一类;以及置于舱内运输不会受到风浪力影响的蒸馏塔和变压器为一类。
　　2.根据各类重大件货物的外形特点，分别找出适宜的计算方法进行建模计算。应用CCS规范及DNV规范适宜计算立方体类重大件货物，应用Blendermann经验公式法适宜计算圆柱体类重大件货物及风叶类重大件货物。而对于形状很复杂且不规则的渡轮类重大件货物则需要应用数值模拟方法计算，经实例应用得到了理想的计算结果，并验证了方法模型的有效性和准确性。
　　3.应用数值模拟方法计算出半球体类、圆台类和球体类重大件货物的参考形状系数，并对每种类型重大件货物提出相应的绑扎系固建议。
　　该研究为相似类型的重大件货物绑扎系固方案的制定提供一个更接近实际情况的受风力计算方法，即能达到保证运输安全又能节省货物绑扎系固的投入。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 国内外研究现状综述

1．3 研究内容及创新点

1．4 本章小结

第2章 绑扎系固规则及流体力学计算理论

2．1 货物绑扎系固规则

2．1．1 IMO货物积载与系固规则

2．1．2 安全系固公约

2．1．3 CCS海上移动平台入级规范

2．2 计算流体力学理论

2．2．1 流体性质基本介绍

2．2．2 流动流体性质介绍

2．3 流体动力学理论

2．3．1 连续性方程

2．3．2 动量守恒方程

2．3．3 能量守恒方程

2．4 计算流体力学的应用

2．4．1 CFD的求解过程

2．4．2 软件模拟步骤概述

2．5 本章小结

第3章 海上重大件货物运输分析

3．1 海上重大件货物运输系固方式

3．2 海上运输重大件货物受力分析

3．3 海上重大件货物分类

3．3．1 重大件货物常见类型概述

3．3．2 基于聚类分析的海上重大件货物分类

3．3．3 基于受风影响的海上重大件货物分类

3．4 本章小结

第4章 重大件货物计算方法研究

4．1 计算方法介绍

4．2 受风力计算

4．2．1 大巴车辆受风力计算

4．2．2 风叶三层堆装受风力计算

4．2．3 风电塔筒受风力计算

4．2．4 渡轮受风力计算

4．3 各类别重大件货物的受风力计算及形状系数的确定

4．4 本章小结

第5章 不规则外形货物的受风力计算模型

5．1．1 渡轮类重大件货物实例

5．1．2 确定纵向受风模型计算域

5．1．3 边界确定及网格划分

5．1．4 湍流模型的选择

5．1．5 边界条件的设定

5．1．6 求解器的设置

5．1．7 渡轮类数值模拟结果

5．2 半球体类重大件货物受风力模型

5．2．1 半球体类重大件货物建模

5．2．2 半球体类重大件货物模型受风计算

5．2．3 计算结果比较

5．3 圆台类重大件货物受风力模型

5．3．1 圆台类重大件货物建模

5．3．2 圆台类重大件为货物模型计算

5．3．3 计算结果比较

5．4 球类重大件货物受风力模型

5．4．1 球类重大件货物建模

5．4．2 球类重大件货物模型计算

5．4．3 计算结果比较

5．5 重大件货物形状系数及绑扎系固建议

5．6 本章小结

6．1 研究工作总结

6．2 不足与展望

致谢

参考文献

在学期间科研成果情况