苏鹏华，尹勇，蔡松

(大连海事大学 航海学院，辽宁 大连 116026)

大型船舶进出港受航行外环境限制采取低速航行时，易受流的影响发生碰撞或驶出航道边界线[1]，操纵人员需熟悉航道流场环境。目前操纵训练较多在船舶操纵模拟器中进行[2]，模拟器中港湾的流场较多采用定向定速的实测值，不能体现港湾水流的不定常性和不均匀性。

国内外应用较为广泛的海洋数值计算模型为POM模型[3]和FVCOM模型[4]，其中FVCOM模型更适用于浅海、河口和港湾的流场的计算[5]。二维流场能够满足传统航海模拟器对视景仿真[6]的需求，也可用于均匀流体对船体作用计算。模拟器中船舶数学模型需解析船舶在非均匀流场中的受力，二维流场在垂直方向上不能满足计算要求。为此，考虑选择更适合港口环境的FVCOM模式，水平方向上加密局部重要区域，在垂向上采用σ坐标变换进行分层，计算湛江湾的精准三维动态流场。将计算结果应用于Dragon V5000型航海模拟器，使模拟器中湛江湾流场更为真实。

1 模型构建

1.1 模型方程

FVCOM[5]模型具有边界容易拟合、可进行局部加密、离散计算方程组的特点。港口区域地形、流场相对复杂，使用此模型可较好地进行计算区域和边界条件的拟合，也可针对复杂区域进行局部加密。

为了拟合不规则变化的地形情况，在垂向上采用σ坐标变换。

(1)

式中:σ的值为-1～0，-1表示海底，0表示海面；D=H+ζ为瞬时总水深。

1.2 模型参数

模型的计算区域为湛江湾(110°20′21.251 43″E,21°2′23.287 92″N，110°34′0.694 18″E,21°11′17.223 46″N)，模型所用地形与水深数据来自电子海图图幅CN488102.000、CN512314.000，数据的可信度较高。……