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均匀流条件下月池晃荡现象的数值实验研究
| 论文题名： | 均匀流条件下月池晃荡现象的数值实验研究 |
| 关键词： | 月池;数值计算;晃荡现象;活塞振荡;晃荡频率 |
| 摘要： | 月池是在船体垂向上贯穿船体，内外海水相连，腔内有自由液面的结构，月池中液体的流动往往表现出很强的非线性和随机性，当流体沿船底流经月池上游边时，导致月池流体剪切层的自持振荡。腔体内可能产生晃荡现象，从而引发腔体局部结构的振动响应，这些现象都会影响船舶的正常航行和工作。所以必须对腔体在流场中的晃荡现象加以研究，以确保船舶或其他储液系统的正常工作。 对于月池内的流体，存在着两类固有振荡现象，一类是流体液面在月池内的左右振荡现象，称为“晃荡(Sloshing)”现象；另一类是流体沿月池深度方向的固有振荡现象，称为“活塞(Piston)”现象。 本文利用计算流体力学软件CFX，通过数值计算的方法，分别计算了月池二维和三维的情况。利用二维的数值计算，研究分析了月池中液体晃荡现象和活塞振荡现象。利用三维数值计算，研究分析了在典型工况下，圆形和方形月池腔口的周向压力，并与水池实验结果进行了对比分析。同时还分析了由于月池结构的存在对船体甲板底部结构的响应分析。同时还对二维和三维的数值计算进行了对比。得到结论如下： 在目前的理论计算中，晃荡频率的计算结果均在同一范围，与水池进行的物理实验项比较结果比较吻合，误差较小；活塞振荡频率的计算结果与水池进行的物理实验项比较结果比较吻合，误差较小。定常压力的数值实验与水池实验结果比较吻合，但是脉动压力的数值实验与水池实验结果还有一定的差距，本文认为数值实验所采用的SST二方程湍流模型尚存在改进的空间，模型常数需要在参考类似的算例和实验数据的前提下慎重选定。而由于月池的存在对船体甲板底部的影响的数值计算结果中可以发现，在距月池较近的部位影响较大，距离越远影响越小。 通过对圆形和方形月池的压力分布，认为圆形月池比方形月池具有更好的结构和水动力特性，该结论对实船的结构设计具备一定的参考价值。 |
| 作者： | 李欣 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 姚熊亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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