液艙晃蕩與船體耦合運動的全非線性數(shù)值模擬與分析.pdf

1、近年來，隨著全球?qū)μ烊粴獾男枨蠹ぴ?，作為運輸工具的液化天然氣船(LNG)在世界船舶建造市場中占據(jù)了越來越重要的地位，與LNG船相關(guān)的理論研究也成為熱點。與普通船型不同的是，LNG船型存在液體艙室，在實際海況中，船體在波浪中會產(chǎn)生運動，進而造成艙室中液體晃動，而晃蕩過程中產(chǎn)生的載荷反過來又會對船體自身的運動及其耐波性、安全性等性能產(chǎn)生一定影響。因此，對液艙晃蕩和船體自身運動之間的相互作用機理進行研究具有重要的工程實際意義。
　　本文

2、基于全非線性勢流理論，應(yīng)用二維邊界元法分別研究了波浪作用下浮體的自由運動問題、強迫激勵下的液艙晃蕩問題，進而構(gòu)建了波浪中船體自身運動與液艙晃蕩耦合作用的時域數(shù)值模型。數(shù)值模擬過程中采用半混合歐拉一拉格朗日方法(Semi-MEL)實時更新瞬時自由液面，運用四階龍格一庫塔法對自由表面邊界條件和剛體運動方程進行數(shù)值積分，應(yīng)用輔助函數(shù)法求解速度勢的時間導數(shù)φ1。在上述數(shù)值基礎(chǔ)上，本文對波浪作用下船體自身運動和艙室內(nèi)晃蕩運動進行了解耦計算，并將本

3、文計算的船體運動響應(yīng)結(jié)果與其他學者的數(shù)值結(jié)果、實驗結(jié)果進行對比，驗證了數(shù)值方法的正確性。
　　為了研究艙室內(nèi)液體晃蕩對船體運動的非線性耦合作用，本文考慮了入射波頻率、波幅和載液率的改變對船體三自由度運動幅值響應(yīng)算子(RAOs)的影響，結(jié)果表明:波浪作用力和晃蕩誘導力的大小以及兩作用力的相位差決定了船體運動RAO的值;對于橫搖運動最顯著的耦合影響是船體的橫搖RAO曲線特征由單峰值變化為雙峰值，高頻區(qū)峰值與液艙晃蕩有關(guān);另外，船體的橫