薄膜型LNG船液艙晃蕩載荷與結(jié)構(gòu)響應(yīng)研究.pdf

1、隨著LNG船需求日益增長(zhǎng)，LNG船越來(lái)越大型化，同時(shí)液艙晃蕩問(wèn)題也愈加引人關(guān)注。載液船舶在部分裝載工況下航行，容易引起劇烈晃蕩，晃蕩表現(xiàn)出強(qiáng)非線性特點(diǎn)，產(chǎn)生的砰擊壓力脈沖峰值大，作用時(shí)間短，會(huì)對(duì)艙室的結(jié)構(gòu)帶來(lái)危害。本文基于粘性流理論，以流體的連續(xù)方程、N-S方程與結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程為控制方程，利用動(dòng)力學(xué)軟件ANSYS14.0，研究了氣體體積脈動(dòng)對(duì)晃蕩載荷的影響、液艙晃蕩耦合效應(yīng)、對(duì)艙室圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了強(qiáng)度分析以及對(duì)泵塔結(jié)構(gòu)上晃蕩載荷的計(jì)算方法

2、進(jìn)行了研究。論文所完成的主要工作如下：
　　1)閱讀大量關(guān)于液艙晃蕩問(wèn)題研究的文獻(xiàn)報(bào)告，系統(tǒng)介紹了液艙晃蕩問(wèn)題所進(jìn)行的研究的內(nèi)容、方法以及相關(guān)結(jié)論，對(duì)國(guó)內(nèi)外晃蕩研究現(xiàn)狀進(jìn)行較為全面的綜述；
　　2)建立液艙晃蕩的數(shù)學(xué)模型，即流體運(yùn)動(dòng)基本方程，結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程及邊界條件?？紤]縱向構(gòu)件與橫向構(gòu)件對(duì)板的力學(xué)性能的影響，對(duì)彈性模量和板厚進(jìn)行了等效計(jì)算；
　　3)設(shè)置氣體密度屬性為理想可壓縮與不可壓縮，分別模擬低裝載與高裝載狀態(tài)下棱

3、形液艙橫蕩運(yùn)動(dòng)，通過(guò)對(duì)比可壓縮氣體與不可壓氣體監(jiān)測(cè)點(diǎn)壓強(qiáng)時(shí)間歷程，分析了氣泡體積脈動(dòng)對(duì)晃蕩載荷的影響；
　　4)基于動(dòng)力學(xué)軟件ANSYS14.0建立了棱形艙室運(yùn)動(dòng)與液體晃蕩雙向耦合數(shù)值模型，通過(guò)對(duì)比監(jiān)測(cè)點(diǎn)壓強(qiáng)時(shí)間歷程，分析了不同頻率、不同板厚、不同幅值、不同材質(zhì)對(duì)晃蕩載荷的影響及不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)處壓強(qiáng)變化特點(diǎn)；建立二維矩形液艙模型，將艙壁運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為單質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，利用紐馬克法，結(jié)合形函數(shù)，用VC++語(yǔ)言編寫(xiě)艙壁變形運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)程序，分析柔性艙

4、壁變形對(duì)晃蕩壓強(qiáng)的影響；
　　5)提取出70％D裝載時(shí)數(shù)值仿真計(jì)算得到的最大晃蕩載荷，利用相似定律將數(shù)值模型中晃蕩壓強(qiáng)轉(zhuǎn)化為實(shí)尺寸液艙的晃蕩壓強(qiáng)；利用體單元建立了圍護(hù)結(jié)構(gòu)，分析了在均勻靜壓力下、五種不同邊界約束條件下的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力響應(yīng)、屈曲載荷與失效模式，在此基礎(chǔ)之上，結(jié)合流體彈性影響系數(shù)，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力最大值達(dá)到失效應(yīng)力時(shí)的載荷進(jìn)行分析計(jì)算；
　　6)簡(jiǎn)化泵塔結(jié)構(gòu)，分別模擬無(wú)泵塔裝置與有泵塔裝置液艙晃蕩，對(duì)比不同深度處晃