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LNG船模运动响应数值计算与试验研究
| 论文题名： | LNG船模运动响应数值计算与试验研究 |
| 关键词： | LNG船;规则波;运动响应;耐波性能;数值计算 |
| 摘要： | 随着能源需求的增加和人们环保意识的增强，天然气作为一种清洁能源越来越受到青睐。对于液化天然气的海上长距离运输，LNG船无疑是最有效、最经济的选择。耐波性作为船舶安全性能的一个重要指标，船舶在波浪中的剧烈摇荡运动会影响其运营效率和安全性能，因此在船舶的设计和运营过程中是必须考虑其耐波性能。通过数值计算可以得到LNG船在波浪中的运动响应，可以在其设计过程中提供参考，而且计算得到的运动响应可以为研究液舱晃荡载荷时提供运动加载。本文采用三维时域Rankine源数值方法对LNG船有航速时在波浪中的运动响应进行了研究，主要包括以下内容： (1) Rankine源数值方法验证。应用Rankine源方法计算了Wigley II型和III型船在规则波中的运动响应，探讨了N-K（Neumann-Kelvin）线性化和D-B（Double-body）线性化这两种自由面处理方法对计算结果的影响。将计算结果与试验结果进行了对比，两者吻合较好，证明了该方法的可靠性。对于中横剖面系数较大的Wigley II船型，D-B线性化方法的计算结果与试验结果更接近。对于细长船型（比如WigleyIII型船），航速为Fr=0.2时的计算结果与试验结果吻合很好，航速为Fr=0.3、0.4时峰值区域误差在可接受的范围。总体来说，D-B线性化方法的计算结果更加准确。 (2)基于Rankine源面元法对LNG船在波浪中运动响应进行了研究。文中采用线性方法和非线性方法，在时域中计算不同浪向和航速情况下LNG船在规则波中的纵摇、升沉、横摇等运动响应，并通过傅里叶变换得到运动响应传递函数曲线。航速19.5Kn的运动响应曲线与17.5Kn的响应曲线基本吻合，这说明航速对运动响应曲线影响不是很明显。浪向对运动响应比较明显，其中横浪情况下的升沉、横摇、横荡最大，迎浪时纵摇最大。在短波时非线性因素对计算结果的影响不明显，在长波时运动响应呈一定的非线性。 (3)根据试验规程开展了LNG船模的耐波性试验，并应用谱分析的方法进行了实船预报。文中将试验结果与数值计算结果进行了对比，两者变化规律比较吻合，进一步证明Rankine源方法用于计算船舶运动响应的可行性。基于谱分析方法，采用JONSWAP谱对LNG船在规则波中的计算结果进行预报，得到了不同浪级情况下运动有义幅值。 |
| 作者： | 刘永清 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 孙江龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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