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原文传递一种矩形液舱晃荡阻尼装置及矩形液舱水动力计算方法

专利名称：	一种矩形液舱晃荡阻尼装置及矩形液舱水动力计算方法
摘要：	本发明公开了一种液舱晃荡阻尼装置，特别是一种矩形液舱晃荡阻尼装置，包括一对对称分布的水平开孔隔板，两者相间隔一定距离；一对水平隔板均通过丝杆滑块机构安装至与其对应的液舱内侧壁上，并通过丝杆滑块机构在该液舱的高度方向上调整位置。同时，本发明中还提供了对应的带局部水平开孔板矩形液舱水动力计算方法。本发明所提供水平开孔板阻尼装置可以在舱内水体晃荡时提供附加阻尼，解决“减小矩形液舱液体晃荡现象”的技术问题，具备矩形液舱晃荡抑制效果，水动力计算方法可以在指定的液舱运动位移和周期下直接考虑水平开孔板长度、高度和孔隙率对水体晃荡的影响，计算分析结果与物理模型试验结果符合良好，可以为液舱阻尼装置设计提供参考。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江大学宁波理工学院
发明人：	金恒;宋瑞银;刘帅敏;陈凯翔
专利状态：	有效
申请日期：	2019-10-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-12-27T00:00:00+0800
申请号：	CN201911004914.4
公开号：	CN110615070A
代理机构：	宁波杭州湾新区大川专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	毛翔威
分类号：	B63B25/12(2006.01);B;B63;B63B;B63B25
申请人地址：	315100 浙江省宁波市高教园区钱湖南路1号
主权项：	1.一种矩形液舱晃荡阻尼装置，其特征在于：包括一对相对称分布的水平隔板，两者相间隔一定距离；一对水平隔板均通过丝杆滑块机构安装至与其对应的液舱内侧壁上，并通过丝杆滑块机构在该液舱的高度方向上调节位置；一对水平隔板上均局部开孔。 2.根据权利要求1所述的一种矩形液舱晃荡阻尼装置，其特征在于：所述水平隔板上开孔的孔形为长条形、方形或圆形中的任意一种或几种的组合。 3.一种结合如权利要求1或2所述矩形液舱晃荡阻尼装置的矩形液舱水动力计算方法，其特征是包括以下的步骤： a)进行二维数学建模，液舱为矩形且水平方向上长度为L，高度为H，液舱内水深为D，水平隔板的高度为a，水平隔板的淹没深度为d，其中a＝h-d；单侧水平隔板宽度为B，开孔率为P，液舱总流通率为Q，Q＝(P×B+L-2×B)/L；上述液舱在外力作用下出现X＝Asin(ωt)的往复运动，其中A为液舱的位移幅值，ω为液舱往复运动的圆频率，t为时间；上述液舱的坐标系原点在该液舱中部的自由水面处； b)将流体分为三个计算子域，第一个计算子域φ1为液舱中没有水平隔板的流体区域，第二个计算子域φ2为水平隔板以上自由水面以下的流体区域，第三个子域φ3为水平隔板以下液舱底部以上的流体区域； c)采用速度势函数φi(x,z,t)表示每个子域中的流体，可将上述速度势函数中的时间项分离，有：上式中满足拉普拉斯方程，并在子域1、子域2和子域3上分别表示为：其中， km,λm为波数，由波浪色散方程进行迭代求解，βm＝(m+0.5)×π/B，γm＝m×π/a，g为重力加速度，Bm，Cm，Dm，Em，Fm，Hm，Jm为待定系数； d)上述三个子区域的空间速度势函数需要分别计算区域底部、侧壁和上表面的各个边界条件；对于开孔隔板，除了上述边界条件以外，要满足开孔隔板处的压力损失条件和速度连续条件：水底条件自由水面条件液舱中部反对称条件假定边壁运动条件水平开孔板速度连续条件z＝-d 板端速度势连续边界x＝-G 板端速度连续边界x＝-G 水平开孔板速度连续条件z＝-d 假定隔板处条件其中射流系数μ通常取0.5；通过将各子域速度势代入上述边界条件进行求解时，对应7个未知系数Bm，Cm，Dm，Em，Fm，Hm，Jm形成7个方程，求解过程中将7个方程进行联立求解；通过高斯消元法，将方程组内未知系数个数进行消减，并进行迭代求解；迭代过程中，首先设定迭代参数的前两步初始值(j-1)和(j-2)，将上述两步的平均值(j-2/3)作为下一步的输入值参与计算，得到第j步的结果；在计算中，将速度势中的级数展开并截断到第M项和第N项，M、N的截断值根据解的精度要求通常选择10-20步；每一步的迭代计算得到的结果跟其前一步进行比较，当初值与迭代解之间的差值的绝对值小于10-4，则该迭代解即是上述方程组的解；进而可以计算其他所有未知系数；将未知系数带入到各子域速度势，即可以获得整个液舱内的速度势函数，可用于计算各项水动力参数； e)液舱内的自由液面、流体速度、动水压力等水动力系数可以分别由以下公式确定：液舱任意物面边界所受的总力按计算。
所属类别：	发明专利