【摘要】：易流態(tài)貨物是指由細(xì)微顆粒與一定量的水組成的一類散裝貨物。當(dāng)含水量超過一定限度時(shí),該貨物會(huì)在機(jī)械振動(dòng)、撞擊或船舶自身的搖擺運(yùn)動(dòng)等外力的影響下,發(fā)生流態(tài)化,表現(xiàn)出流動(dòng)特性。該類貨物在IMSBC規(guī)則里被稱為A組貨物,相比于普通散貨,在其運(yùn)輸過程中會(huì)因貨物流態(tài)化而更易導(dǎo)致運(yùn)輸船的傾覆,造成嚴(yán)重的人員和財(cái)產(chǎn)損失。為了探索貨艙內(nèi)易流態(tài)貨物在流態(tài)之后的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,本文基于粘性流體動(dòng)力學(xué)理論、CFD技術(shù)對(duì)流態(tài)化貨物在艙內(nèi)的晃蕩現(xiàn)象進(jìn)行研究。流態(tài)化貨物對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)的影響可以通過求解流態(tài)化貨物在艙內(nèi)隨著貨艙進(jìn)行受迫運(yùn)動(dòng)晃蕩問題來描述。本文選取57,000載重噸的散貨船的典型艙段作為本文研究對(duì)象,按照其幾何形狀建立縮尺比1:66的貨艙模型;而關(guān)于流態(tài)化的貨物流變性,本文采用適用于非牛頓流體的Herschel-Bulkley模型以及Bingham塑性模型對(duì)其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系進(jìn)行描述�；谏鲜鰯�(shù)值計(jì)算模型,本文對(duì)不同的貨艙受迫運(yùn)動(dòng)周期及幅值等條件,首先通過使用二次開發(fā)的FLUENT軟件來求解其晃蕩運(yùn)動(dòng)問題,展示了流態(tài)貨物對(duì)貨艙的誘導(dǎo)力矩時(shí)歷曲線以及貨物的自由液面變形情況等計(jì)算結(jié)果,并針對(duì)液態(tài)水和流態(tài)貨物的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行了分析比較。隨后,在貨艙中部加設(shè)完全隔斷的縱隔板,對(duì)不同含水量的流態(tài)易流態(tài)貨物,查看這些貨種在該艙內(nèi)的晃蕩情況,分析該縱隔板的實(shí)際作用。最后,設(shè)計(jì)三種更簡(jiǎn)單的隔板布置形式進(jìn)行模擬計(jì)算,結(jié)果證明針對(duì)流態(tài)易流態(tài)貨物,在其表層設(shè)置阻礙就可以極大的提高其運(yùn)輸安全性。
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U663.83
【圖文】：

貨艙縱隔板對(duì)易流態(tài)貨物艙內(nèi)晃蕩影響的數(shù)值研宄逡逑物流態(tài)化后將隨著船舶晃蕩而左右運(yùn)動(dòng)，會(huì)使船舶穩(wěn)性和運(yùn)輸安全性大大降低，逡逑甚至導(dǎo)致運(yùn)輸船舶的傾覆，帶來嚴(yán)重的人員和財(cái)產(chǎn)損失［４］。圖１．２所示為紅土鎳礦逡逑裝載時(shí)的初始狀態(tài)和完全流態(tài)化之后的狀態(tài)。逡逑圖１．２紅土鎳礦裝載時(shí)的初始狀態(tài)（左）和完全流態(tài)化之后的狀態(tài)（右）逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｉｎｉｔｉａｌ邋ｓｔａｔｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｌａｔｅｒｉｔｉｃ邋ｎｉｃｋｅｌ邋ａｆｔｅｒ邋ｉｔ邋ｉｓ邋ｌｏａｄｅｄ邋（ｌｅｆｔ）邋ａｎｄ邋ｓｔａｔｅ邋ｏｆ邋ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ邋ｎｉｃｋｅｌ邋ｏｒｅ邋（ｒｉｇｈｔ）逡逑ｍ－逡逑為保證散裝固體貨物的安全運(yùn)輸，規(guī)范相關(guān)貨物操作流程，ＩＭＯ邋（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ逡逑Ｍａｒｉｔｉｍｅ邋Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ，國(guó)際海事組織）于１９９７年在ＳＯＬＡＳ公約中新增了第十二逡逑章，用于控制其運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)；隨后通過ＩＭＯ邋Ａ８６２邋（２０）號(hào)決議《散裝貨物船舶安逡逑全操作規(guī)則》（ＢＬＵＣｏｄｅ）和ＩＭＯＡ８６６邋（２０）號(hào)決議《船員和碼頭人員對(duì)散裝貨逡逑船的檢查指南》，最后ＩＭＯ編制了《國(guó)際海運(yùn)固體散貨規(guī)則》（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ邋Ｍａｒｉｔｉｍｅ逡逑Ｓｏｌｉｄ邋Ｂｕｌｋ邋Ｃａｒｇｏｅｓ邋ｃｏｄｅ，ＩＭＳＢＣ邋ｃｏｄｅ）并于２０１１年１月１日起作為強(qiáng)制性規(guī)負(fù)ｉｊ逡逑正式生效。同時(shí)，國(guó)際上ＩＡＣＳ邋（國(guó)際船級(jí)社協(xié)會(huì)）也編制了《避免船體結(jié)構(gòu)過逡逑應(yīng)力的散貨裝載和卸載操作指導(dǎo)性文件》和《散裝貨船船體結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)、評(píng)估和維逡逑修指南》等；而國(guó)內(nèi)

圖２．２三維水艙模型示意圖逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ｔｈｅ邋ｓｋｅｔｃｈ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋３－Ｄ邋ｔａｎｋ邋ｍｏｄｅｌ逡逑本節(jié)計(jì)算模型如圖２．２所示。其幾何參數(shù)為２５２ｍｍ＊６４０ｍｍ＊１４０ｍｍ，該水艙逡逑只進(jìn)行橫向的搖擺運(yùn)動(dòng)，水艙底部中心下１００ｍｍ處為搖擺運(yùn)動(dòng)的搖擺中心。對(duì)逡逑于液貨在矩形貨艙內(nèi)晃蕩的情況，在與橫搖軸垂直的液貨艙斷面尺寸為Ｂ＊Ｈ時(shí)逡逑（Ｂ為液貨艙寬度，Ｈ為高度），其一階共振頻率％的表達(dá)式如下：逡逑？0＝Ｊ＾－ｔａｎｈ邋＾邐（２．２３）逡逑其中：ｇ邐重力加速度，ｍ／ｓ２；逡逑ｄ－一液貨裝載深度，ｍ；逡逑——￡￣Ｘ逡逑ｔａｎｈ（ｘ）邋＝邋—邐ｊ。逡逑ｅｘ邋＋邋ｅ￣ｘ逡逑本節(jié)研宄和計(jì)算對(duì)象雖然是三維的，但是其運(yùn)動(dòng)方式為圍繞橫搖中心的橫向逡逑橫搖運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方式為二維的，可以根據(jù)上式計(jì)算出本液艙晃蕩系統(tǒng)的一階共逡逑振頻率０＾邋＝２．６５ｒａｄ／ｓ邋

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2733681