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波浪中船体与液舱晃荡耦合运动的时域数值计算

2012-03-23洪亮朱仁传缪国平范菊李裕龙

哈尔滨工程大学学报 2012年5期
关键词:船舶

洪亮,朱仁传,缪国平,范菊,李裕龙

(上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院 海洋工程国家重点实验室,上海 200240)

载液船舶航行时,液舱随船体在波浪中运动使其内部的液体产生晃荡,与此同时液舱晃荡力作用于船体,使得船舶的运动姿态发生变化.近年来,随着海洋油气资源开发力度的加大,LNG和LPG等特种液货船型的研制和广泛应用,液舱与船舶之间的作用越来越受人们重视,剧烈的舱内液体晃荡可能会给船体带来巨大的危害,特别是液舱部分装载时,大幅晃荡引起的砰击压力对船体结构可能造成严重的破坏.因此,在载液船舶设计阶段液舱晃荡与船舶运动之间的耦合作用也是需要考虑的重要因素之一.对于船体运动与液舱晃荡耦合作用的问题,国内外已有许多学者进行了分析和研究,如 Kim[1],Rognebakke和Faltinsen[2-3],Newman[4]等,对液舱流体晃荡的模拟方法大体分为线性化的频域法(如Newman[5])和非线性时域法(如Kim[6-7]).从现有的研究结果来看,线性船体运动理论方法基本能够满足船舶运动与液舱晃荡之间耦合效应分析研究的需要.

本文对船舶在波浪上运动和液舱液体晃荡,即对船体内外流场问题均采用了势流理论方法求解,其中波浪中船体水动力和时延函数采用切片法和脉冲响应函数法计算获得,舱内液体非线性晃荡采用时域边界元法计算,并最终建立了在波浪中船体与液舱流体晃荡耦合的运动方程.文中就S175加载方形液舱在迎浪、横浪等不同……

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