均勻流條件下月池晃蕩現(xiàn)象的數(shù)值實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、月池是在船體垂向上貫穿船體，內(nèi)外海水相連，腔內(nèi)有自由液面的結(jié)構(gòu)，月池中液體的流動(dòng)往往表現(xiàn)出很強(qiáng)的非線性和隨機(jī)性，當(dāng)流體沿船底流經(jīng)月池上游邊時(shí)，導(dǎo)致月池流體剪切層的自持振蕩。腔體內(nèi)可能產(chǎn)生晃蕩現(xiàn)象，從而引發(fā)腔體局部結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)，這些現(xiàn)象都會影響船舶的正常航行和工作。所以必須對腔體在流場中的晃蕩現(xiàn)象加以研究，以確保船舶或其他儲液系統(tǒng)的正常工作。 對于月池內(nèi)的流體，存在著兩類固有振蕩現(xiàn)象，一類是流體液面在月池內(nèi)的左右振蕩現(xiàn)象，稱為“

2、晃蕩(Sloshing)”現(xiàn)象；另一類是流體沿月池深度方向的固有振蕩現(xiàn)象，稱為“活塞(Piston)”現(xiàn)象。 本文利用計(jì)算流體力學(xué)軟件CFX，通過數(shù)值計(jì)算的方法，分別計(jì)算了月池二維和三維的情況。利用二維的數(shù)值計(jì)算，研究分析了月池中液體晃蕩現(xiàn)象和活塞振蕩現(xiàn)象。利用三維數(shù)值計(jì)算，研究分析了在典型工況下，圓形和方形月池腔口的周向壓力，并與水池實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比分析。同時(shí)還分析了由于月池結(jié)構(gòu)的存在對船體甲板底部結(jié)構(gòu)的響應(yīng)分析。同時(shí)還對二

3、維和三維的數(shù)值計(jì)算進(jìn)行了對比。得到結(jié)論如下： 在目前的理論計(jì)算中，晃蕩頻率的計(jì)算結(jié)果均在同一范圍，與水池進(jìn)行的物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)比較結(jié)果比較吻合，誤差較小；活塞振蕩頻率的計(jì)算結(jié)果與水池進(jìn)行的物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)比較結(jié)果比較吻合，誤差較小。定常壓力的數(shù)值實(shí)驗(yàn)與水池實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較吻合，但是脈動(dòng)壓力的數(shù)值實(shí)驗(yàn)與水池實(shí)驗(yàn)結(jié)果還有一定的差距，本文認(rèn)為數(shù)值實(shí)驗(yàn)所采用的SST二方程湍流模型尚存在改進(jìn)的空間，模型常數(shù)需要在參考類似的算例和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的前提下慎重選定。