当前,航运业的发展带动了海上拖带作业的增多,各种非自航海工结构物的调遣、运送和应急拖曳等均需要拖航作业。拖航方案的确定以及拖船的选择与拖航阻力的准确预报息息相关。且在实际拖航过程中,被拖物体在各种因素的作用下往往会与来流方向形成一定夹角,造成水流流动情况比纵向拖航更加复杂,阻力预报方法在不同漂角下也不甚相同,因此带漂角的拖航水动力特性预报具有很大的研究意义。本文依托大藤峡项目,以浮式检修闸门为研究对象,研究该浮体在不同漂角拖航时的水动力特性数值预报,主要内容包括:(1)模拟闸门在不同漂角下拖航时含自由液面的粘性流场,从网格划分、湍流模型选择等各方面来提高数值预报结果与试验值的吻合程度。在0°~90°的漂角下,速度在0.1m/s~1.1m/s的范围内,建立相应的计算模型,进行网格独立性分析,确定网格因素对阻力数值计算精度的影响,选出最经济网格划分方案;选取RNG k-?湍流模型以及SST k-ω湍流模型进行阻力计算,并与试验值比较,确定湍流模型对阻力数值计算的影响,对每个漂角选择相应的最优湍流模型。(2)对数值模拟的各个因素进行敏感性分析,通过极差分析和方差分析,得到各因素对于阻力响应值的影响主次顺序为:速度>漂角>湍流模型>网格。速度和漂角对于数值模拟均有显著影响。湍流模型因素对阻力预报的影响程度大于网格因素,研究提升预报精度时优先考虑改变湍流模型的类型。(3)根据闸门在各漂角下的数值预报结果,分析流场流动特性。据此观察其自由液面波形、速度矢量图、流线图、水下漩涡分布等水动力特性随漂角的变化。观察发现,迎流面最先接触水流处生成波峰;背流面均处于波谷。闸门周围区域速度普遍较低,越向外扩,速度越大。水下漩涡生成和发展形态各异,扰动范围随漂角的增大而增大。(4)考虑到二相流模拟的巨大计算成本,在低速时采用叠模绕流模拟方法。建立相应的计算模型,与二相流模拟思路类似,进行网格独立性分析,考虑Standard k-?湍流以及SST k-ω湍流模型,对比试验值,分析数值预报精度。结果表明,低速时阻力计算采用叠模算法,能够节省计算资源,同时满足工程精度要求。(5)对比经验公式计算值和试验数据,除了《港口工程荷载》在漂角不大于45°时的计算值与试验值非常吻合外,其他经验公式计算误差极大,远不及数值预报的精度。且大多经验公式没有考虑漂角和浮体形态特殊性,对本文研究对象缺乏实际参考价值。