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减摇水舱阻尼结构设计及固有周期研究
| 论文题名： | 减摇水舱阻尼结构设计及固有周期研究 |
| 关键词： | 减摇水舱;固有周期;阻尼结构;数值仿真;滚装船 |
| 摘要： | 减摇水舱结构简单、使用方便、在低航速与高航速都具有良好的减摇效果，特别适用于长期在海上停泊作业的船只，是目前应用较为广泛的船舶减摇装置。它的减摇原理是在船体发生横摇时，通过水舱中水振荡形成液位差，进而形成额外的恢复力来减小船体的摇荡运动。要使减摇水舱的恢复力矩发挥最大功效，舱内水振荡需要落后船体横摇周期的四分之一。所以，设计减摇水舱时，周期与阻尼是尤为关键的两个参数。 目前对于水舱设计初期的方案设计阶段，在其尺寸、位置已经设计完成的情况下，还不能精确的预报不同水舱阻尼特性，因此无法准确的设计出符合条件的水舱的阻尼结构，必须依靠试验的手段。测试水舱性能通常有两类方法：水舱模型测试法（摇摆台实验、船模水池实验）、实船测试法。通常试验研究消耗很多的人力、物力和财力，模型测试法受尺度效应的影响很难保证结果与真实情况相同，实船测试条件受自然环境制约，结果也会受到很多外界因素的干扰。通过CFD来仿真减摇水舱晃荡并进行有关的特性分析就可以避开以上干扰因素。 本论文首先针对某滚装船进行减摇水舱基本设计（包括尺寸、位置等），并利用FORTRAN编写程序计算幅频特性与水舱阻尼系数的关系，分析结果得出满足要求的阻尼系数方案；然后使用CFD数值仿真水舱自由衰减实验，监测水舱通道中点的速度变化，得出水舱固有周期，并将结果与资料数据相对比，归纳减摇水舱周期随阻尼结构的变化规律，给出较为准确的新的固有周期估算公式；从CFD仿真水舱自由衰减实验入手获得水舱消灭曲线，最后运用到不同水舱内组合结构流动阻尼计算研究。经计算分析得到一套合乎水舱内组合结构流动阻尼估算方法，设计出了满足使用要求的水舱内部结构并对其减摇效果进行了测试。该估算方法对减摇水舱内部阻尼板设置具有一定参考价值。 |
| 作者： | 孙林 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 丁勇;张晓宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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