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海冰环境下破冰型LNG船液舱晃荡研究
| 论文题名： | 海冰环境下破冰型LNG船液舱晃荡研究 |
| 关键词： | 液化天然气船;液舱晃荡;危险压强点;冰载荷 |
| 摘要： | 随着北极冰盖逐年减少，极地通航成为了可能。由于北极存在丰富的油气资源，所以从北极开采、运输油气资源就成为了科研的热点方向。在相关方面的研究中，液化天然气(Liquified Natural Gas)船的研究是很重要的一方面。传统LNG船由于不具备破冰航行的能力，所以无法独自在北极冰区航行。为了解决这一问题，破冰型LNG船的研发就成为重中之重。 本文使用流体计算商业软件Star-CCM+对破冰船在平整冰区航行受到的冰载荷，以及在外界冰载荷激励下的液舱晃荡特性进行了研究。 首先以多个矩形液舱作为研究对象，模拟了不同运动状态的液舱晃荡情况，并将其与解析解和实验值进行了对比，得到了非常准确的结果。接着对于某破冰型LNG船和内部的GTT型薄膜液舱进行时急停工况和纵摇工况的实船尺度模拟，找到了不同工况下液舱的危险压强点，并分析了填充率对于液舱晃荡特性的影响。 然后结合离散元法的原理，对海冰的单轴压缩和三点弯曲试验进行了离散元模拟，校核了离散元基本参数。之后模拟了海洋直立柱状物与平整冰排的碰撞过程，与实验比较了冰力的平均值，验证了离散元模拟的准确性，进一步保证了参数的可靠性。在验证工作完成后，在实船尺度上模拟了船舶与平整冰排碰撞的全过程，并将得到的冰力与冰阻力经验公式进行了对比，得到了比较精确的结果。 最后采用单向耦合的思想，将破冰过程中的冰力变成一个外力矩施加到船体，使其在敞水中做纵摇运动，得到其纵摇运动曲线。再将纵摇运动施加给液舱，使其做一个受迫运动，研究了在此状态下的液舱晃荡特性。最后比较了多个不同填充率的液舱晃荡规律，给出其压强危险点，为破冰型LNG船研发项目提供了理论支撑。 |
| 作者： | 郝玉恒 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 郑兴;姜华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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