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第六章 船舶交通仿真 仿真是指利用模型对实际系统进行实验研究，以获得所 需信息的实验方法。 仿真可以分为两大类： 采用物理模型（相似模型）称为物理仿真； 采用数学模型称为数学仿真。数学仿真一般都是在电子 计算机上进行的，所以又称为计算机仿真。 数学模型与相似模型有结合起来的趋势，这将成为今后 科研工作的方向。 船舶交通仿真 1 第六章 船舶交通仿真 船模试验能直观、真实地反映航道水流条件和边界条件 对船舶航行的综合影响，并能反映船舶与航道水流的相互作 用。这些都是在水工模型试验中难以办到的。 小尺度船模技术在通航建筑物和航道治理的设计研究中， 被认为很有实用价值，得到较广泛的应用。在通航研究领域， 即使在数学模型广泛应用的今天，自航船模试验仍与通航数 学模型同时应用，并为后者提供大量基本参数和边界条件， 起着不可替代的作用。 船舶交通仿真 2 第六章 船舶交通仿真 一、相似模型试验的概念及意义 相似模型是指将某一系统所包含的物理量按照一定 比例缩小或放大的装置。 相似模型试验的理论基础是相似理论。一般来说， 相似模型试验方法就是用方程分析法或量纲分析法导出 相似准则，根据相似原理建立起来的模型，通过试验求 出相似准则及准则关系式，再将它们推广到原型，从而 得到原型的某些未知变量或工作规律的一种试验研究方 法。相似模型试验一直是解决工程复杂问题的重要手段。 船舶交通仿真 3 相似模型试验的意义概括如下： (1)相似模型试验作为一种研究手段，可以严格控制试验 对象的主要参数而不受外界条件和自然条件的限制，做到结 果准确。 (2)模型试验有利于在复杂的试验过程中突出主要矛盾， 便于把握并发现系统的内在联系。对原型所得的结论进行校 验。 (3)由于模型与原型相比，一般尺度都是按比例缩小的， 故较之实物能节省资金、人力和时间。 (4)模型试验能预测尚未制造出来的实物对象或根本不能 进行直接研究的实物对象的性能。 (5)当其他各种方法不能采用时，相似模型试验就成了唯 一的研究手段。 船舶交通仿真 4 相似模型试验的意义概括如下： 相似模型试验有时被分为验证试验和生产试验。 验证试验就是以验证与原系统是否相似为目的所 进行的相似模型试验； 在证实相似的基础上，以把试验结果推广到原型 为目的而进行的试验被称为生产试验。 船舶交通仿真 5 第六章 船舶交通仿真 二、相似模型试验的应用及范围 所有的物理现象都适合做模型试验? 需要人来判断的现象、必须用统计学方法处理的现象、 不能再现的现象、不能定量研究的现象等，都不适合进行 模型试验。 模型试验的应用十分广泛，航天、航空、造船、机械、 电力、化工、水利、采矿、铁路交通等各个部门都离不开 模型的试验研究。 船舶交通仿真 6 第六章 船舶交通仿真 例如： （1）飞机。在设计新型飞机时，飞机模型的风洞试验是不 可缺少的。 （2 ）船舶。船舶的试验大都在水槽中进行，在试验中主要 测定模型的阻力、尾迹特性、操纵特性等。