石 城，吕海宁，杨建民

（1.上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海200240;2.高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海200240）

0 引 言

钻井船对于海洋资源开发和海洋油气开采有着重要作用。钻井船的钻井模块为其开采的核心模块，位于船中部，水下设备和钻井设备通过船中部月池下放至水中。月池结构通常贯穿船体的甲板至船底，月池内的水体与外界水体连通，在外界波浪达到一定条件时，可能与月池内部水体产生共振现象。月池是钻井船的核心结构之一，理想的设计可以在一定程度下屏蔽恶劣的外部环境。也有可能在某些条件下月池内部水体与外部波浪发生共振，损害船体结构、月池内部设备以及船上人员安全。

月池内部的水体运动主要为船长方向的晃荡(sloshing)运动，以及垂向的升沉(heaving)运动。在实际情况中，两种运动同时存在互相叠加，同时船身的运动、月池内部水体的运动以及环境波浪互相耦合。在阶梯形的月池壁以及月池台阶处都有强烈的非线性特征，月池内部水体的多模态晃荡使得月池水体水动力问题十分复杂。这些问题受到国内外学者的广泛关注，许多问题仍有待解决。

可以看出，多数研究并没有关注船体不同自由度对月池内部水体爬升的影响。本文采用数值模拟与模型试验相结合的方法，研究了船体不同自由度对月池内水体爬升的影响，以及改变环境波高时，月池内部水体爬升幅值的响应情况。

1 数值计算

1.1 计算理论

对于非理想流体，其流场的控制方程包括连续性方程和动量方程，分别为