【摘要】：船體運動引起液艙晃蕩,艙內(nèi)產(chǎn)生的晃蕩力或力矩又將反作用于船體,影響船體運動形態(tài)。由于載液船舶(FPSO、LNG、FLNG等)大型化發(fā)展及工作效率和安全性能的不斷提高,船舶與液艙晃蕩耦合作用的運動問題愈加嚴(yán)重。針對該問題,本文基于采用邊界元法建立的船舶運動預(yù)報模型與液艙晃蕩的頻域預(yù)報模型,進一步開發(fā)了考慮液艙晃蕩效應(yīng)的耦合運動數(shù)值頻域預(yù)報模型,結(jié)合數(shù)值模擬與水池實驗共同研究船舶吃水、加載液艙個數(shù)及液艙裝載率等各參數(shù)對船舶運動的影響及其作用機理。本文的研究內(nèi)容主要分為以下三個方面:船舶運動預(yù)報、液艙晃蕩預(yù)報、考慮液艙晃蕩耦合作用的船舶運動預(yù)報。首先,基于流體力學(xué)中的線性勢流理論,采用高階邊界元方法,建立了波浪與三維結(jié)構(gòu)物作用的計算模型。并選取某艘FPSO船型,將本程序計算結(jié)果與采用水動力計算軟件AQWA、Hydrostar的計算結(jié)果進行對比分析,驗證該程序的準(zhǔn)確性,為船舶運動預(yù)報提供了計算方法;兼顧程序計算準(zhǔn)確性與計算效率,將船舶運動與液艙晃蕩的頻域計算方法結(jié)合起來,建立了考慮液艙晃蕩耦合影響的船舶運動頻域控制方程,獲得了考慮液艙晃蕩耦合作用的船舶運動響應(yīng),并以某艘裝載了兩個液艙的FPSO船型為算例,驗證了該計算方法的準(zhǔn)確性。對比分析前后液艙在不同裝載條件的船舶運動響應(yīng)RAO,發(fā)現(xiàn)船舶的橫搖固有頻率出現(xiàn)偏移現(xiàn)象、耦合橫搖運動幅值存在多個峰值、且液艙裝載條件不同對船舶橫搖運動響應(yīng)RAO的影響也不同等現(xiàn)象。通過開展船舶橫搖模型實驗,對船舶在不同吃水、不同加載液艙個數(shù)和不同液艙裝載率等各種不同工況下的運動響應(yīng)研究,系統(tǒng)研究了液艙晃蕩對船舶運動響應(yīng)的影響,為考慮液艙晃蕩作用的載液船舶運動設(shè)計提供了一些參考價值。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U661
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 載液船舶運動的研究與進展
        1.2.1 船舶在波浪作用下的運動性能研究
        1.2.2 液艙晃蕩問題的研究
        1.2.3 船舶運動與液艙晃蕩的耦合作用研究
    1.3 本文研究內(nèi)容
2 船舶運動與液艙內(nèi)流體晃蕩耦合作用基本理論
    2.1 引言
    2.2 船舶運動理論
    2.3 液艙內(nèi)流體晃蕩理論
    2.4 船舶運動與液艙內(nèi)流體晃蕩耦合作用理論
    2.5 本章小結(jié)
3 船舶運動與液艙內(nèi)流體晃蕩耦合作用數(shù)值模型驗證計算分析
    3.1 引言
    3.2 波浪作用下船舶運動的數(shù)值模型驗證計算分析
        3.2.1 計算船舶的各主要參數(shù)
        3.2.2 計算網(wǎng)格的收斂性分析
        3.2.3 計算結(jié)果與分析
    3.3 船舶運動與液艙內(nèi)流體晃蕩耦合作用數(shù)值模型驗證計算分析
        3.3.1 計算船舶與液艙的各主要參數(shù)
        3.3.2 計算網(wǎng)格的收斂性分析
        3.3.3 計算結(jié)果與分析
    3.4 本章小結(jié)
4 FLNG船模橫搖運動實驗研究
    4.1 引言
    4.2 實驗內(nèi)容
    4.3 實驗設(shè)備
        4.3.1 實驗水池
        4.3.2 測量儀器
    4.4 相似定律簡介
    4.5 模型制作
        4.5.1 船模制作
        4.5.2 液艙模型制作
    4.6 模型校準(zhǔn)
    4.7 設(shè)計工況
    4.8 系泊方式
    4.9 實驗過程
        4.9.1 靜水自由衰減實驗
        4.9.2 規(guī)則波RAO實驗
    4.10 本章小結(jié)
5 數(shù)據(jù)處理與分析
    5.1 引言
    5.2 船舶運動與液艙晃蕩耦合作用數(shù)值計算模型
        5.2.1 數(shù)值計算模型
        5.2.2 計算網(wǎng)格的收斂性分析
    5.3 模型實驗現(xiàn)象總結(jié)
    5.4 靜水自由衰減實驗結(jié)果分析
    5.5 規(guī)則波橫搖RAO實驗數(shù)據(jù)結(jié)果分析
        5.5.1 空船實驗數(shù)據(jù)與數(shù)值計算結(jié)果對比分析
        5.5.2 單艙不同裝載實驗數(shù)據(jù)與數(shù)值計算結(jié)果對比分析
        5.5.3 雙艙不同裝載實驗數(shù)據(jù)與數(shù)值計算結(jié)果對比分析
        5.5.4 三艙不同裝載實驗數(shù)據(jù)與數(shù)值計算結(jié)果對比分析
        5.5.5 不同吃水三艙裝載實驗數(shù)據(jù)與數(shù)值計算結(jié)果對比分析
        5.5.6 相同吃水三艙混合裝載實驗數(shù)據(jù)與數(shù)值計算結(jié)果對比分析
    5.6 不同參數(shù)對船舶橫搖RAO影響分析
        5.6.1 不同吃水對船舶橫搖RAO影響分析
        5.6.2 不同液艙裝載率對船舶橫搖RAO影響分析
        5.6.3 不同加載液艙個數(shù)對船舶橫搖RAO影響分析
        5.6.4 三艙混合裝載對船舶橫搖RAO影響分析
    5.7 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

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本文編號：2856559