原文传递
考虑流固耦合作用的船舶碰撞动态响应研究
| 论文题名： | 考虑流固耦合作用的船舶碰撞动态响应研究 |
| 关键词： | 船舶碰撞;流固耦合;动态响应;数值仿真;航行安全 |
| 摘要： | 随着航运业和海洋资源开发的快速发展，海上运输和生产活动日渐繁忙，船舶之间发生碰撞的概率也不断增高。船舶碰撞是船舶航行安全面临的主要风险之一，舷侧结构遭遇撞击产生破坏，会严重威胁海上人员的生命财产安全，对于装载原油、危险化学品等的液货船，甚至会给海洋生态环境带来灾难性的污染，因此，开展船舶碰撞问题的研究具有重要意义。本文重点考虑船舶与流体间的相互作用，采用模型试验的方法对船舶碰撞过程中的动态响应进行了研究，并与船舶碰撞的理论分析结果进行了对比，同时针对被撞船开展了船舶横荡运动下的流固耦合机理试验研究，在验证有限元方法可靠性的基础上，利用数值仿真方法研究了流体对碰撞动态响应的影响规律。本文主要研究内容如下： （1）在试验水池中开展了系列船模碰撞试验，研究了在有水环境中考虑船舶整体运动与局部损伤耦合作用的船舶碰撞过程。基于获得的船舶运动响应和碰撞力的结果，对模型试验的可靠性进行了分析。比较了船舶二维碰撞理论分析结果与试验结果的差异，说明了理论计算的局限性和试验的必要性。此外，研究了船舶质量和撞击速度对于碰撞动态响应的影响规律。 （2）开展了针对被撞船的横荡运动模型试验，研究了受水平外力的船舶从静止开始运动状态改变过程中流体与船体的耦合机理。试验中获得了系列工况下船模运动、能量耗散以及附加质量变化等结果，通过改变船舶质量和所受外力两个参数的大小，分析了质量和外力对船舶横荡运动响应的影响。 （3）基于流体-结构耦合算法采用Patran/Dytran对船舶碰撞过程进行了流固耦合数值仿真模拟。建立了船舶碰撞的非线性有限元仿真模型，并将仿真结果与船模碰撞试验结果进行对比，从碰撞力、船舶运动响应等结果方面验证了流固耦合数值仿真方法在船舶全耦合碰撞分析中的可靠性。 （4）采用数值仿真方法对计及流固耦合作用下的船舶碰撞过程进行了系列参数分析。比较了不同曲率球艏和不同动量下，对应船舶流固耦合碰撞模型和干碰模型在求解碰撞力和能量损失结果方面的差异，研究了有水环境下碰撞参数改变时流体对于碰撞动态响应结果的影响规律。 |
| 作者： | 徐礼军 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 朱凌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
