本文關(guān)鍵詞：三維彈性液艙內(nèi)液體晃蕩數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《大連理工大學(xué)》 2013年

三維彈性液艙內(nèi)液體晃蕩數(shù)值模擬研究

陳星  

【摘要】：液體晃蕩是工程實踐中經(jīng)常遇到的問題,諸如液化天然氣儲罐,航行中的液貨船,高架水箱,飛行中的火箭等一般都設(shè)有液艙,當(dāng)液艙內(nèi)部分裝載液體時,受到外部擾動就會引起液艙內(nèi)液體的晃蕩。隨著航運、水利以及核電的發(fā)展,其重要性越來越為人們所認(rèn)識。液體晃蕩是一種復(fù)雜的流體運動形式,具有高度的非線性和隨機性,影響因素很多,如液艙幾何形狀、液艙內(nèi)液體屬性、外界激勵頻率、液艙載液率及晃蕩的劇烈程度等。當(dāng)載液液箱運動頻率與液艙內(nèi)液體晃蕩固有頻率接近時或者受到的外部激勵幅值較大時,液艙內(nèi)液體將會產(chǎn)生強烈的波動,晃蕩引起強烈的沖擊壓力以及相當(dāng)大的水動力對船運動和液艙結(jié)構(gòu)有著不容忽視的影響。因此,研究液艙晃蕩具有重要的理論意義及工程價值。 本文的主要工作是運用有限元軟件ADINA模擬三維彈性液艙內(nèi)粘性液體的液體晃蕩,并探討液艙尺寸,液艙材料物理性質(zhì),液艙載液率,外界激勵頻率及振幅等對液體晃蕩的影響,主要工作內(nèi)容如下： (1)根據(jù)液體晃蕩特點,分別建立了長方體液艙模型與立方體液艙模型,前一模型作為驗證模型,后一模型用于研究液體晃蕩特性。在模擬時將流體域控制方程用有限元法進(jìn)行離散求解,將結(jié)構(gòu)域控制方程用隱式積分法進(jìn)行積分求解。 (2)利用所建立的液體晃蕩模型,首先對長方體剛性液艙內(nèi)液體晃蕩進(jìn)行模擬,分析在不同激勵頻率下液體晃蕩的波面及水動力特性,驗證了剛性液艙模型的有效性,研究內(nèi)容包括：液艙內(nèi)液體固有頻率計算,并與Abramson理論值進(jìn)行比較；液艙內(nèi)液體晃蕩波面特性,并將結(jié)果與Faltinsen線性解析解以及實驗值進(jìn)行對比；液艙內(nèi)液體晃蕩動水壓強沿艙壁的分布特性,并將結(jié)果與實驗值進(jìn)行了比較,然后對立方體剛性液艙內(nèi)液體晃蕩進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了晃蕩的三維效應(yīng)。 (3)在步驟二的基礎(chǔ)上建立對應(yīng)的三維彈性液艙模型,對不同尺寸的彈性液艙模型進(jìn)行了研究,利用晃蕩與結(jié)構(gòu)的相互耦合,首先將長方體彈性液艙波面及波壓力結(jié)果與實驗值進(jìn)行比較,驗證彈性液艙的有效性,然后分析了立方體液艙在不同剛度,不同激勵頻率下液體運動特性和結(jié)構(gòu)運動響應(yīng),并將結(jié)果與對應(yīng)的剛性液艙模型進(jìn)行對比,得到了彈性液艙液體晃蕩的一些規(guī)律性結(jié)論,既驗證了彈性液艙液體晃蕩模型的有效性又討論出彈性對液體晃蕩的影響。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：U663.85
【目錄】：

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 朱仁慶;液體晃蕩及其與結(jié)構(gòu)的相互作用[D];中國船舶科學(xué)研究中心;2002年

2 娜日薩;VLCC液艙晃蕩仿真及結(jié)構(gòu)強度評估方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

3 張婧;艦船結(jié)構(gòu)在爆炸作用下的非線性響應(yīng)及可靠性研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

4 鄭興;SPH方法改進(jìn)研究及其在自由面流動問題中的應(yīng)用[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

5 徐雙喜;大型水面艦船舷側(cè)復(fù)合多層防護結(jié)構(gòu)研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳俊松;基于CFD的液艙高壓吹除數(shù)值研究[D];華中科技大學(xué);2013年

2 崔益嵩;LNG船液艙技術(shù)及預(yù)冷過程熱力研究[D];上海海運學(xué)院;2001年

3 張興彪;液艙閥門控制系統(tǒng)經(jīng)濟性和可靠性研究[D];大連海事大學(xué);2004年

4 李鵬;破損單體復(fù)合船運動與載荷預(yù)報方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

5 方智勇;基于Level-set法的液體晃蕩與彈性結(jié)構(gòu)耦合作用研究[D];江蘇科技大學(xué);2006年

6 袁修海;低溫液化氣船再液化裝置的應(yīng)用及未來LNG船推進(jìn)裝置選擇研究[D];上海海事大學(xué);2003年

7 崔香;LNG蕩艙行為的數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2008年

8 諸俊楷;液艙艙壁振動的附加質(zhì)量研究[D];大連理工大學(xué);2013年

9 劉新立;船載液體晃蕩載荷特性研究[D];武漢理工大學(xué);2009年

10 張俊;船舶液貨艙艙容修正技術(shù)研究[D];大連海事大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：三維彈性液艙內(nèi)液體晃蕩數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：248860