本文關鍵詞：彈性液艙內液體晃蕩特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：日益增長的載液船舶的需求使其運輸?shù)陌踩栽跇I(yè)界備受關注。此類船舶部分裝載的工況使其在航行中可能發(fā)生劇烈晃蕩，晃蕩呈強烈的非線性特點，產(chǎn)生的砰擊壓力脈沖既不簡諧也不周期，大小也不能確切預知。由晃蕩引起的沖擊壓力可以引起艙壁結構的破壞，在惡劣海況下也會影響到船舶的穩(wěn)性。精確預報液體晃蕩載荷是載液船舶安全使用的首要條件，也是載液船舶設計過程中的重要步驟。目前，各國學者關于晃蕩的研究絕大多數(shù)都是針對剛性液艙展開的，由于流固耦合問題的復雜性，彈性液艙內晃蕩現(xiàn)象的研究極為少見。本文在大量閱讀國內外相關文獻的基礎上，主要完成了以下幾個方面的工作： 1)按照剛性液艙內液體晃蕩特性研究，耦合船體運動的液艙晃蕩特性研究，耦合擋板的液艙晃蕩特性研究，彈性液艙內液體晃蕩特性研究四個方面分類，對近五年國內外晃蕩研究現(xiàn)狀進行較為全面的綜述； 2)建立彈性液艙晃蕩的數(shù)學模型，即流體運動基本方程，結構運動方程及邊界條件。并提出有限體積法/顯式積分求解法/任意拉格朗日歐拉法三者相結合的這一流固耦合問題的數(shù)值解法； 3)提出基于瞬態(tài)動力學軟件MSC.Dytran分析彈性液艙晃蕩的數(shù)值模型，總結出一套行之有效的計算彈性液艙晃蕩的方法流程； 4)結合《雙殼油輪規(guī)范》相關內容，對一31.6萬噸超大型油輪（VLCC）實船彈性液艙進行晃蕩模擬。利用Matlab編制低通濾波程序，將濾波后的基于MSC.Dytran軟件計算的剛化液艙晃蕩載荷結果與CFD計算結果相比對，，驗證本文提出方法的正確性及可行性； 5)計算并分析艙壁厚度、外部激勵參數(shù)、裝載率等因素變化對彈性液艙內晃蕩載荷與響應產(chǎn)生的影響； 6)將結構響應轉化到頻域范圍，對彈性液艙內晃蕩現(xiàn)象的產(chǎn)生給出合理解釋。
【關鍵詞】：彈性液艙 VLCC 晃蕩分析 流固耦合 結構響應
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：U661
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• CONTENTS10-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 課題研究的背景及意義12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀綜述12-20
• 1.2.1 剛性液艙內液體晃蕩特性研究13-18
• 1.2.2 耦合船體運動的液艙晃蕩特性研究18
• 1.2.3 耦合彈性擋板結構的液艙晃蕩特性研究18-19
• 1.2.4 彈性液艙內液體晃蕩特性研究19-20
• 1.3 尚需開展的工作20
• 1.4 本文主要工作20-22
• 第2章 彈性液艙晃蕩的數(shù)學模型及數(shù)值解法22-32
• 2.1 引言22-23
• 2.2 彈性液艙晃蕩的數(shù)學模型23-25
• 2.2.1 流體運動基本方程23
• 2.2.2 結構運動方程23-24
• 2.2.3 邊界條件24-25
• 2.3 數(shù)值解法25-30
• 2.3.1 有限體積法流體控制方程離散25-27
• 2.3.2 結構運動方程求解方法27-29
• 2.3.3 ALE 法29-30
• 2.4 本章小結30-32
• 第3章 彈性液艙晃蕩數(shù)值模擬程序實現(xiàn)32-40
• 3.1 MSC.Dytran 軟件介紹32
• 3.2 彈性液艙晃蕩的數(shù)值模擬方法32-35
• 3.2.1 歐拉求解器32-33
• 3.2.2 拉格朗日求解器33
• 3.2.3 耦合算法33-35
• 3.3 彈性液艙晃蕩的數(shù)值模擬模型35-38
• 3.4 彈性液艙晃蕩數(shù)值模擬流程38
• 3.5 本章小結38-40
• 第4章 三維剛性液艙晃蕩數(shù)值模擬40-54
• 4.1 引言40
• 4.2 VLCC 實船模型40-41
• 4.3 坐標系建立41-42
• 4.4 數(shù)值模擬模型建立42-45
• 4.4.1 分析模型簡化42-43
• 4.4.2 裝載工況選取43
• 4.4.3 外界運動激勵函數(shù)確定43-45
• 4.5 驗證算例45-53
• 4.5.1 算例描述45-47
• 4.5.2 模型建立47-48
• 4.5.3 計算結果48-49
• 4.5.4 低通濾波 MATLAB 實現(xiàn)49-51
• 4.5.6 濾波處理結果比對分析51-53
• 4.6 本章小結53-54
• 第5章 三維彈性液艙晃蕩數(shù)值模擬54-90
• 5.1 引言54
• 5.2 計算模型說明54
• 5.3 液艙壁厚度對彈性液艙晃蕩影響分析54-66
• 5.4 外部激勵參數(shù)對彈性液艙晃蕩影響分析66-71
• 5.5 裝載率對彈性液艙晃蕩影響分析71-82
• 5.5.1 壓強值比對分析71-74
• 5.5.2 自由液面形狀比對分析74-77
• 5.5.3 應力應變值比對分析77-82
• 5.6 彈性液艙晃蕩機理分析82-89
• 5.6.1 結構干模態(tài)分析82-84
• 5.6.2 液艙內水體晃蕩固有頻率分析84
• 5.6.3 結構響應頻域分析84-89
• 5.7 本章總結89-90
• 第6章 總結與展望90-92
• 6.1 總結90
• 6.2 展望90-92
• 參考文獻92-96
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文96-98
• 致謝98-99
• 詳細摘要99-103

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本文編號：350574