考慮卷入空氣效應的甲板上浪數(shù)值模擬
發(fā)布時間：2021-03-04 16:00
船舶在惡劣海況下運動時,容易發(fā)生甲板上浪現(xiàn)象,此時,上涌的水體砰擊到甲板和上層建筑上,使得船體結(jié)構(gòu)受到巨大的作用力。對船體結(jié)構(gòu)的安全造成極大的威脅,尤其在大型集裝箱船以及FPSO的設計研究中,甲板上浪問題一直是需要重點關注的對象。本文在對前人的研究成果進行總結(jié)歸納的基礎之上,基于CFD方法開展甲板上浪現(xiàn)象數(shù)值研究,主要包括以下內(nèi)容:在數(shù)值模型中引入可壓縮理想氣體模型和固定密度氣體模型,建立起能考慮空氣壓縮效應的甲板上浪數(shù)值模型。通過對甲板上浪試驗進行數(shù)值模擬,將計算結(jié)果與試驗值和已有二維尺度數(shù)值模擬結(jié)果對比,驗證了數(shù)值計算方法的可靠性�；诒疚臄�(shù)值模型進行了一系列波浪參數(shù)的上浪響應計算,得到若干類型的上浪情況,并對其中的兩種典型上浪現(xiàn)象進行分析研究,得到了兩種典型的上浪模式下甲板砰擊壓力的特點。在數(shù)值模型中增加上層建筑模塊,通過數(shù)值計算,歸納出上浪水體對上層建筑的兩種砰擊方式,并得到兩種砰擊方式下的上層建筑砰擊壓力特點。本文甲板和上層建筑砰擊的壓力計算方法可為工程上進行載荷預報提供重要參考。
【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：91 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
甲板上浪現(xiàn)象Fig.1-1Greenwaterondeck
圖 1-2 Maersk Mc-Kinney Moller 號集裝箱船F(xiàn)ig. 1-2 Maersk Mc-Kinney Moller Container Ship舶的舷側(cè)外飄較大、船長較長、航速也比較高。這些獨特建造提出了全新的要求。大型船舶其較大外飄的特點，在舶于浪高較高的水域中大幅度運動時，易遭受艏部砰擊，船體受到波浪沖擊載荷的作用。當船舶在波谷中時，波浪板，沖擊防浪板和甲板貨物，強沖擊載荷效應對船體有較板上浪現(xiàn)象對船舶本身的非線性運動響應的影響也很大。他的船舶和海洋結(jié)構(gòu)物，甲板上浪問題也非常嚴重。有調(diào)作的 FPSO 平臺和 FSU 平臺在五年內(nèi)有 12 艘受到破壞，的行為包含 17 次上浪和兩次波浪砰擊[5]。上的研究可以發(fā)現(xiàn)，對于大型船舶和海工平臺，甲板上浪方法的討論都亟需展開。浪問題研究現(xiàn)狀
裝箱船模進行了上浪試驗，試驗發(fā)現(xiàn)將首外飄角和上浪的嚴重性聯(lián)系起理的，上浪現(xiàn)象是復雜的流動，與很多因素有關。Buchner[12]進行過上浪的一系列的試驗。試驗中針對不同的首外飄角，分波和不規(guī)則波中進行了上浪試驗。試驗研究了波浪中船體的非線性運動抬升到涌上甲板并最終沖擊甲板結(jié)構(gòu)的過程和相關物理機制，并得到了載荷的數(shù)據(jù)。試驗同時對船首形狀與上浪水體流速、上浪水體抬升的高水體對甲板結(jié)構(gòu)的沖擊載荷的關系進行了探索。試驗表明，船首形狀對上浪水體的流動也有著比較大的影響。上浪水體首外飄角的增大而增大，上浪水體抬升的高度隨著首外飄角的增大而減驗并未能發(fā)現(xiàn)上浪水體對甲板結(jié)構(gòu)的沖擊載荷與首外飄角之間比較明確有試驗研究表明，一般 FPSO 上浪有兩種形式，圖 1-3 為 FPSO 的兩種上3]。一種是類似于潰壩模式，水體先涌上甲板，再沿著甲板運動，最終沖的設備和上層建筑。另一種是上浪水體直接沖擊甲板上的上層建筑，對產(chǎn)生巨大的沖擊力。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]波浪水槽中Stokes五階波的數(shù)值生成[J]. 李邦華,鄭向遠,李煒,榮維棟. 武漢理工大學學報(交通科學與工程版). 2016(02)
[2]未來大型集裝箱船發(fā)展趨勢[J]. 辛吉誠. 中國船檢. 2015(02)
[3]基于CFD的高速船甲板上浪載荷的工程計算方法[J]. 龔丞,朱仁傳,繆國平,范菊. 船舶力學. 2014(05)
[4]集裝箱船舶大型化發(fā)展趨勢[J]. 朱現(xiàn)場,向俊,顧家駿. 集裝箱化. 2014(02)
[5]規(guī)則波中船舶甲板上浪模型試驗研究[J]. 段文洋,王瑞鋒,馬山,陳云賽. 哈爾濱工程大學學報. 2013(10)
[6]低充水液艙晃蕩氣墊效應的數(shù)值分析[J]. 郭曉宇,王本龍,劉樺. 水動力學研究與進展A輯. 2011(05)
[7]高速船甲板上浪的水體流動與沖擊[J]. 向紅貴,朱仁傳,繆國平,范菊. 水動力學研究與進展A輯. 2010(03)
[8]二維甲板上浪問題數(shù)值模擬研究的新方法[J]. 梁修鋒,楊建民,楊馳,李欣. 水動力學研究與進展A輯. 2009(05)
[9]甲板上浪問題的二維數(shù)值模擬[J]. 林兆偉,朱仁傳,繆國平. 船舶力學. 2009(01)
[10]空氣層對高速三體船連接橋砰擊壓力峰值影響二維仿真研究[J]. 曹正林,吳衛(wèi)國. 船舶力學. 2008(02)
碩士論文
[1]船首甲板上浪問題的數(shù)值模擬[D]. 葉海軒.上海交通大學 2015
[2]甲板上浪的數(shù)值模擬研究[D]. 林兆偉.上海交通大學 2007
本文編號：3063498
【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：91 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
甲板上浪現(xiàn)象Fig.1-1Greenwaterondeck
圖 1-2 Maersk Mc-Kinney Moller 號集裝箱船F(xiàn)ig. 1-2 Maersk Mc-Kinney Moller Container Ship舶的舷側(cè)外飄較大、船長較長、航速也比較高。這些獨特建造提出了全新的要求。大型船舶其較大外飄的特點，在舶于浪高較高的水域中大幅度運動時，易遭受艏部砰擊，船體受到波浪沖擊載荷的作用。當船舶在波谷中時，波浪板，沖擊防浪板和甲板貨物，強沖擊載荷效應對船體有較板上浪現(xiàn)象對船舶本身的非線性運動響應的影響也很大。他的船舶和海洋結(jié)構(gòu)物，甲板上浪問題也非常嚴重。有調(diào)作的 FPSO 平臺和 FSU 平臺在五年內(nèi)有 12 艘受到破壞，的行為包含 17 次上浪和兩次波浪砰擊[5]。上的研究可以發(fā)現(xiàn)，對于大型船舶和海工平臺，甲板上浪方法的討論都亟需展開。浪問題研究現(xiàn)狀
裝箱船模進行了上浪試驗，試驗發(fā)現(xiàn)將首外飄角和上浪的嚴重性聯(lián)系起理的，上浪現(xiàn)象是復雜的流動，與很多因素有關。Buchner[12]進行過上浪的一系列的試驗。試驗中針對不同的首外飄角，分波和不規(guī)則波中進行了上浪試驗。試驗研究了波浪中船體的非線性運動抬升到涌上甲板并最終沖擊甲板結(jié)構(gòu)的過程和相關物理機制，并得到了載荷的數(shù)據(jù)。試驗同時對船首形狀與上浪水體流速、上浪水體抬升的高水體對甲板結(jié)構(gòu)的沖擊載荷的關系進行了探索。試驗表明，船首形狀對上浪水體的流動也有著比較大的影響。上浪水體首外飄角的增大而增大，上浪水體抬升的高度隨著首外飄角的增大而減驗并未能發(fā)現(xiàn)上浪水體對甲板結(jié)構(gòu)的沖擊載荷與首外飄角之間比較明確有試驗研究表明，一般 FPSO 上浪有兩種形式，圖 1-3 為 FPSO 的兩種上3]。一種是類似于潰壩模式，水體先涌上甲板，再沿著甲板運動，最終沖的設備和上層建筑。另一種是上浪水體直接沖擊甲板上的上層建筑，對產(chǎn)生巨大的沖擊力。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]波浪水槽中Stokes五階波的數(shù)值生成[J]. 李邦華,鄭向遠,李煒,榮維棟. 武漢理工大學學報(交通科學與工程版). 2016(02)
[2]未來大型集裝箱船發(fā)展趨勢[J]. 辛吉誠. 中國船檢. 2015(02)
[3]基于CFD的高速船甲板上浪載荷的工程計算方法[J]. 龔丞,朱仁傳,繆國平,范菊. 船舶力學. 2014(05)
[4]集裝箱船舶大型化發(fā)展趨勢[J]. 朱現(xiàn)場,向俊,顧家駿. 集裝箱化. 2014(02)
[5]規(guī)則波中船舶甲板上浪模型試驗研究[J]. 段文洋,王瑞鋒,馬山,陳云賽. 哈爾濱工程大學學報. 2013(10)
[6]低充水液艙晃蕩氣墊效應的數(shù)值分析[J]. 郭曉宇,王本龍,劉樺. 水動力學研究與進展A輯. 2011(05)
[7]高速船甲板上浪的水體流動與沖擊[J]. 向紅貴,朱仁傳,繆國平,范菊. 水動力學研究與進展A輯. 2010(03)
[8]二維甲板上浪問題數(shù)值模擬研究的新方法[J]. 梁修鋒,楊建民,楊馳,李欣. 水動力學研究與進展A輯. 2009(05)
[9]甲板上浪問題的二維數(shù)值模擬[J]. 林兆偉,朱仁傳,繆國平. 船舶力學. 2009(01)
[10]空氣層對高速三體船連接橋砰擊壓力峰值影響二維仿真研究[J]. 曹正林,吳衛(wèi)國. 船舶力學. 2008(02)
碩士論文
[1]船首甲板上浪問題的數(shù)值模擬[D]. 葉海軒.上海交通大學 2015
[2]甲板上浪的數(shù)值模擬研究[D]. 林兆偉.上海交通大學 2007
本文編號：3063498
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