【摘要】：船體運(yùn)動(dòng)引起液艙晃蕩,艙內(nèi)產(chǎn)生的晃蕩力或力矩又將反作用于船體,影響船體運(yùn)動(dòng)形態(tài)。由于載液船舶(FPSO、LNG、FLNG等)大型化發(fā)展及工作效率和安全性能的不斷提高,船舶與液艙晃蕩耦合作用的運(yùn)動(dòng)問題愈加嚴(yán)重。針對該問題,本文基于采用邊界元法建立的船舶運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)模型與液艙晃蕩的頻域預(yù)報(bào)模型,進(jìn)一步開發(fā)了考慮液艙晃蕩效應(yīng)的耦合運(yùn)動(dòng)數(shù)值頻域預(yù)報(bào)模型,結(jié)合數(shù)值模擬與水池實(shí)驗(yàn)共同研究船舶吃水、加載液艙個(gè)數(shù)及液艙裝載率等各參數(shù)對船舶運(yùn)動(dòng)的影響及其作用機(jī)理。本文的研究內(nèi)容主要分為以下三個(gè)方面:船舶運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)、液艙晃蕩預(yù)報(bào)、考慮液艙晃蕩耦合作用的船舶運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)。首先,基于流體力學(xué)中的線性勢流理論,采用高階邊界元方法,建立了波浪與三維結(jié)構(gòu)物作用的計(jì)算模型。并選取某艘FPSO船型,將本程序計(jì)算結(jié)果與采用水動(dòng)力計(jì)算軟件AQWA、Hydrostar的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析,驗(yàn)證該程序的準(zhǔn)確性,為船舶運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)提供了計(jì)算方法;兼顧程序計(jì)算準(zhǔn)確性與計(jì)算效率,將船舶運(yùn)動(dòng)與液艙晃蕩的頻域計(jì)算方法結(jié)合起來,建立了考慮液艙晃蕩耦合影響的船舶運(yùn)動(dòng)頻域控制方程,獲得了考慮液艙晃蕩耦合作用的船舶運(yùn)動(dòng)響應(yīng),并以某艘裝載了兩個(gè)液艙的FPSO船型為算例,驗(yàn)證了該計(jì)算方法的準(zhǔn)確性。對比分析前后液艙在不同裝載條件的船舶運(yùn)動(dòng)響應(yīng)RAO,發(fā)現(xiàn)船舶的橫搖固有頻率出現(xiàn)偏移現(xiàn)象、耦合橫搖運(yùn)動(dòng)幅值存在多個(gè)峰值、且液艙裝載條件不同對船舶橫搖運(yùn)動(dòng)響應(yīng)RAO的影響也不同等現(xiàn)象。通過開展船舶橫搖模型實(shí)驗(yàn),對船舶在不同吃水、不同加載液艙個(gè)數(shù)和不同液艙裝載率等各種不同工況下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)研究,系統(tǒng)研究了液艙晃蕩對船舶運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的影響,為考慮液艙晃蕩作用的載液船舶運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)提供了一些參考價(jià)值。
【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】：2019
【分類號】：U661
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 載液船舶運(yùn)動(dòng)的研究與進(jìn)展
        1.2.1 船舶在波浪作用下的運(yùn)動(dòng)性能研究
        1.2.2 液艙晃蕩問題的研究
        1.2.3 船舶運(yùn)動(dòng)與液艙晃蕩的耦合作用研究
    1.3 本文研究內(nèi)容
2 船舶運(yùn)動(dòng)與液艙內(nèi)流體晃蕩耦合作用基本理論
    2.1 引言
    2.2 船舶運(yùn)動(dòng)理論
    2.3 液艙內(nèi)流體晃蕩理論
    2.4 船舶運(yùn)動(dòng)與液艙內(nèi)流體晃蕩耦合作用理論
    2.5 本章小結(jié)
3 船舶運(yùn)動(dòng)與液艙內(nèi)流體晃蕩耦合作用數(shù)值模型驗(yàn)證計(jì)算分析
    3.1 引言
    3.2 波浪作用下船舶運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模型驗(yàn)證計(jì)算分析
        3.2.1 計(jì)算船舶的各主要參數(shù)
        3.2.2 計(jì)算網(wǎng)格的收斂性分析
        3.2.3 計(jì)算結(jié)果與分析
    3.3 船舶運(yùn)動(dòng)與液艙內(nèi)流體晃蕩耦合作用數(shù)值模型驗(yàn)證計(jì)算分析
        3.3.1 計(jì)算船舶與液艙的各主要參數(shù)
        3.3.2 計(jì)算網(wǎng)格的收斂性分析
        3.3.3 計(jì)算結(jié)果與分析
    3.4 本章小結(jié)
4 FLNG船模橫搖運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
    4.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        4.3.1 實(shí)驗(yàn)水池
        4.3.2 測量儀器
    4.4 相似定律簡介
    4.5 模型制作
        4.5.1 船模制作
        4.5.2 液艙模型制作
    4.6 模型校準(zhǔn)
    4.7 設(shè)計(jì)工況
    4.8 系泊方式
    4.9 實(shí)驗(yàn)過程
        4.9.1 靜水自由衰減實(shí)驗(yàn)
        4.9.2 規(guī)則波RAO實(shí)驗(yàn)
    4.10 本章小結(jié)
5 數(shù)據(jù)處理與分析
    5.1 引言
    5.2 船舶運(yùn)動(dòng)與液艙晃蕩耦合作用數(shù)值計(jì)算模型
        5.2.1 數(shù)值計(jì)算模型
        5.2.2 計(jì)算網(wǎng)格的收斂性分析
    5.3 模型實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)
    5.4 靜水自由衰減實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    5.5 規(guī)則波橫搖RAO實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果分析
        5.5.1 空船實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與數(shù)值計(jì)算結(jié)果對比分析
        5.5.2 單艙不同裝載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與數(shù)值計(jì)算結(jié)果對比分析
        5.5.3 雙艙不同裝載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與數(shù)值計(jì)算結(jié)果對比分析
        5.5.4 三艙不同裝載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與數(shù)值計(jì)算結(jié)果對比分析
        5.5.5 不同吃水三艙裝載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與數(shù)值計(jì)算結(jié)果對比分析
        5.5.6 相同吃水三艙混合裝載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與數(shù)值計(jì)算結(jié)果對比分析
    5.6 不同參數(shù)對船舶橫搖RAO影響分析
        5.6.1 不同吃水對船舶橫搖RAO影響分析
        5.6.2 不同液艙裝載率對船舶橫搖RAO影響分析
        5.6.3 不同加載液艙個(gè)數(shù)對船舶橫搖RAO影響分析
        5.6.4 三艙混合裝載對船舶橫搖RAO影響分析
    5.7 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

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本文編號：2856559