1绪论
课题研究意义及应用价值
我国幅员辽阔，海岸线长，沿海地区经济发达，人口密度大。近年来，随着开放程度的不断增大，我国的进出口贸易额在突飞猛进增长，港口吞吐量已经稳居世界第一。港口作为我国国际贸易的窗口和门户，无疑对我国经济发展提供了便利的条件。虽然，近几十年来，经过不断地努力和探索，我国的港口建设已取得举世瞩目的成就，但是，码头的专业化程度以及装卸效率仍有待提高。特别是，近些年来，随着大型运输船舶(如第六代集装箱船和30万吨散货船等)的投入使用，以及贸易产品的多元化的发展，港口建设在不断地向专业化、大型化、深水化的趋势进行发展。
船舶在装卸作业时都需要系泊系统对其进行约束。而码头前系泊系统就是为需要在码头装卸货物的船舶提供服务的，这也是海上运输货物装卸的最普遍形式。随着港口建设向深水区域发展，其地质条件和水文状况也更为复杂，船舶受到的外部环境影响也越来越大。码头前，船舶与缆绳、护舷等设施共同组成系泊系统。船体会随着缆绳布置方式的不同、货物的装载、风、水流、波浪、潮汐等因素的变化而产生运动，其运动包括六个自由度:纵移、横移、升沉、横摇、纵摇、回转。在这个过程中，船体会对缆绳产生拉伸，而对护舷进行撞击。船体剧烈的大幅度运动不但会影响船舶装卸作业，延长船舶在港内的停泊时间，降低码头的使用效率，而且严重时可能引起缆绳的断裂、护舷的损坏，甚至是码头结构的倾覆等事故。这些破坏性事件在国内外均有发生，并造成了巨大的生命和财产损失。例如:1987年，巴拉马籍货轮“大鹰海”号靠泊在宝钢码头时，因受强风与急流的冲击，全船系缆全部崩断，造成重大破坏。还有，1996年北仑港矿石码头栈桥被撞等。因此，如何准确的得到系泊船舶的运动位移、缆绳最大张力、船舶对护舷的撞击力不但成为了工程师们在设计码头时要解决的问题，同时也是码头运营过程中安全性和高效性的评价依据。
在外部环境的作用下，码头前系泊船舶的运动响应问题是十分复杂的，目前，在设计规范中，港口的泊稳条件及逃逸标准还仅是通过限定港内容许波高来保证的。而这种不考虑系泊船运动响应的设计标准显然是不够的。事实上，系泊船运动响应不仅依赖于外部环境荷载的特性，还与系泊船体、缆绳及护舷的自身特性有关。
从研究方法上来说，主要有模型试验和数值模拟两种方法。模型试验是研究复杂问题的一个有效手段。同时，它也是检验数值模拟的一个重要依据。但是，由于试验条件的限制，在试验中仍然有许多因素无法考虑。另外，模型试验造价高，时间长，又仅限
2 船舶系泊软件DUTMOORING........ 13-27
2.1 功能模块........ 13-14
2.2 信息输入........ 14-24
2.3 计算流程........ 24-25
2.4 结果输出........ 25-27
3 软件的功能实现........ 27-46
3.1 船体网格剖分及船体........27-31
3.1.1 B样条曲面造型 ........27-29
3.1.2 船体数据库建立........ 29-31
3.2 缆绳和护舷模拟........ 31-32
3.3 水动力方程建立........ 32-42
3.3.2 积分方程........39-42
3.4 风荷载计算........ 42
3.5 水流荷载计算........ 42-43
3.6 运动方程建立........ 43-46
4 软件计算结果验证........ 46-79
4.1 船体信息及系泊........46-48
4.2 船体水动力系数........ 48-60
4.2.1 附加质量系数对比........ 49-54
4.2.2 辐射阻尼系数对比........ 54-60
4.3 船体波浪力验证........ 60-66
4.4 规则波作用下........ 66-71
4.5 不规则波作用下........ 71-79
4.5.1 45度入射波浪........ 71-75
4.5.2 90度入射波浪........ 75-79
结论
在风、浪和流作用下，码头前系泊船舶的运动响应问题是十分复杂的。目前，国内科研机构对该问题的研究还主要是以模型试验的方法为主，而数值模拟方法应用并不广泛。本文成果DUTMORING 1.0是基于数值方法来模拟码头前系泊船舶运动和计算缆绳、护舷受力的计算机程序，并采用VB程序开发了用户界面，使用方便。通过本文可以得出了以下结论:
(1)利用软件的船舶信息数据库，采用B样条函数方法剖分船体表面网格，并将其与试验的船型进行对比，可以看出两者相差并不大，说明了B样条方法在船体模拟上的有效性。
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