液艙晃蕩與船體耦合運(yùn)動(dòng)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(yùn)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(diǎn)。與普通船型不同的是，LNG船型存在液體艙室，在實(shí)際海況中，船體在波浪中會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而造成艙室中液體晃動(dòng)，而晃蕩過程中產(chǎn)生的載荷反過來又會(huì)對(duì)船體自身的運(yùn)動(dòng)及其耐波性、安全性等性能產(chǎn)生一定影響。因此，對(duì)液艙晃蕩和船體自身運(yùn)動(dòng)之間的相互作用機(jī)理進(jìn)行研究具有重要的工程實(shí)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(yùn)動(dòng)問題、強(qiáng)迫激勵(lì)下的液艙晃蕩問題，進(jìn)而構(gòu)建了波浪中船體自身運(yùn)動(dòng)與液艙晃蕩耦合作用的時(shí)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(shí)時(shí)更新瞬時(shí)自由液面，運(yùn)用四階龍格一庫塔法對(duì)自由表面邊界條件和剛體運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行數(shù)值積分，應(yīng)用輔助函數(shù)法求解速度勢的時(shí)間導(dǎo)數(shù)φ1。在上述數(shù)值基礎(chǔ)上，本文對(duì)波浪作用下船體自身運(yùn)動(dòng)和艙室內(nèi)晃蕩運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了解耦計(jì)算，并將本

3、文計(jì)算的船體運(yùn)動(dòng)響應(yīng)結(jié)果與其他學(xué)者的數(shù)值結(jié)果、實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了數(shù)值方法的正確性。
　　為了研究艙室內(nèi)液體晃蕩對(duì)船體運(yùn)動(dòng)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(duì)船體三自由度運(yùn)動(dòng)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(dǎo)力的大小以及兩作用力的相位差決定了船體運(yùn)動(dòng)RAO的值;對(duì)于橫搖運(yùn)動(dòng)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