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弹性舱壁液舱晃荡与船舶运动的耦合研究
| 论文题名： | 弹性舱壁液舱晃荡与船舶运动的耦合研究 |
| 关键词： | 弹性舱壁液舱晃荡;流固耦合;船舶运动;数学模型;ANSYS模拟 |
| 摘要： | 随着商品经济的发展能源需求的不断增加,以及船舶工业的不断发展,液舱晃荡问题也逐渐成为科研人员和船舶设计制造者所关注的一个焦点,尤其像LNG和LPG这样的液货船,液舱晃荡问题更加突出。船舶受到波浪载荷会产生垂荡、横摇等运动,而船舶运动也会带动船舶内部液舱运动,并导致液舱内部液体的晃荡,同时,液舱内部液体的晃荡也会使弹性舱壁产生变形,也会对船舶运动产生影响,从而改变内外流场。如何模拟这一系列的问题,并相对准确地预报船舶运动以及船舶内部的结构响应,这成为船舶研究设计人员迫切需要解决的问题。虽然在上个世纪,已经有过学者对液舱晃荡、船舶运动和流固耦合问题进行过初步的研究,直至今日,随着理论基础的成熟和计算机的迅猛发展,将三者耦合在一起进行研究才变为可能。面对复杂的流固耦合问题、内外流场耦合问题以及大量的计算,本文仅仅对这方面的工作进行了初步的尝试与探索,主要完成了以下几方面的工作: 1)大量参考有关液舱晃荡的文献,阅读有关弹性舱壁液舱晃荡、船舶运动与刚性舱壁液舱晃荡耦合作用、弹性挡板与液舱晃荡耦合作用等相关课题的文献,对之前有关液舱晃荡的研究工作做了较为全面的综述; 2)建立数学模型,即流体运动相关方程、结构运动方程及边界条件,介绍了流固耦合的数值解法; 3)基于流固耦合理论,分别对刚性舱壁液舱晃荡和弹性舱壁液舱晃荡做了数值模拟,并与文献和相关理论值进行比较,对用ANSYS处理内流场流固耦合问题进行了验证; 4)利用ANSYS模拟刚体在波浪中的运动,并与相关文献模拟结果和理论计算结果进行对比,再一次验证利用ANSYS模拟外流场和刚体运动的可行性; 5)利用ANSYS模拟弹性舱壁液舱晃荡和船舶运动的耦合,分析了弹性舱壁对船舶垂荡、横摇以及液舱内部压强的影响,并将压强曲线转化到频域范围内进行分析,同时对液舱晃荡中弹性舱壁的应力应变进行了初步的分析。 |
| 作者： | 李辰 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 朱仁庆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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