船載液體晃蕩載荷特性研究.pdf

1、船舶液艙晃蕩問題已成為載液貨船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中面臨的一個(gè)共性問題，尤其是在大型原油貨輪（VLCC）、液化石油氣船（LPG）及液化天然氣船（LNG）等液貨船上的開發(fā)與應(yīng)用上表現(xiàn)的尤為突出?；问幰话惆l(fā)生在船體在波浪中的運(yùn)動(dòng)頻率與液艙內(nèi)液體固有振動(dòng)頻率相近的時(shí)候，當(dāng)晃蕩發(fā)生時(shí)，液體將對(duì)液艙結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊，甚至損壞船體結(jié)構(gòu)。因此，在載液貨船的研發(fā)設(shè)計(jì)中，液艙晃蕩分析是一項(xiàng)非常重要的研究課題。 晃蕩問題是一種典型的流固耦合問題，是一種非

2、常復(fù)雜的流體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，具有高度的非線性和隨機(jī)性。影響晃蕩的參數(shù)有很多，晃蕩的劇烈程度與外界的激勵(lì)頻率、艙室的幾何形狀及尺寸、內(nèi)部構(gòu)件、液體充裝高度、液體屬性等因素有關(guān)。本文研究的主要內(nèi)容是以晃蕩分析的數(shù)值方法為基礎(chǔ)，運(yùn)用MSC.Dytran程序?qū)σ粋€(gè)模型液艙的晃蕩情況進(jìn)行仿真模擬，并探討不同的液艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式及激勵(lì)頻率對(duì)晃蕩的影響，主要工作內(nèi)容如下： （1）闡述了分析液體晃蕩的三種基本方法：純理論分析法、數(shù)值分析法、實(shí)驗(yàn)方法，從

3、流體運(yùn)動(dòng)方式的描述、控制方程的離散及自由液面的追蹤這三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)來詳細(xì)的闡述了數(shù)值分析方法的原理。 （2）重點(diǎn)討論了基于有限體積法的晃蕩分析的原理、步驟及相應(yīng)的特點(diǎn)。采用大型通用有限元程序MSC.Dytran對(duì)液艙內(nèi)液體進(jìn)行了數(shù)值模擬和分析，實(shí)現(xiàn)液體晃蕩的全過程數(shù)值仿真，得到了艙內(nèi)自由液面運(yùn)動(dòng)時(shí)間歷程及流體對(duì)艙壁沖擊壓力的時(shí)間歷程圖。 （3）分析了模型液艙內(nèi)液體不同裝載率水平下的晃蕩載荷及自由液面波動(dòng)圖，并與德克薩斯大學(xué)所