柔性构件对液舱晃荡行为的影响

液舱晃荡可能引起强烈的砰击载荷,对舱壁结构安全产生威胁。传统的制荡方法是在舱内内置各种刚性构件,因此提出在舱底内置一竖向柔性构件的方法进行有效制荡。基于有限元法(FEM)和流体体积法(VOF)建立流体-挡板-液舱流固耦合(FSI)晃荡数值计算模型。在多种激励工况下,针对不同抗弯刚度的柔性构件,利用晃荡过程柔性构件的变形能与晃荡液体的动能相互转化以及构件对运动自由液面的约束作用,研究柔性构件的制荡效果。结果表明:在合适的抗弯刚度下,柔性构件既约束自由液面运动,又大量吸收晃荡流体的动能而转化为变形能,从而达到更佳的制荡效果。

大幅横摇激励下液舱晃荡冲击载荷特性

大型LNG(liquefied natural gas)船在非满载航行中可能引起强烈的砰击载荷,对结构安全造成威胁。基于数值模拟方法研究大幅横摇激励下晃荡压力与外激励的饱和非线性关系。采用基于有限体积法的CFD代码FLUENT求解器,通过动网格技术驱动液舱运动,并用VOF(volume of fluid)法追踪自由液面的非线性运动过程,数值预报典型装载率、大幅横摇激励下的晃荡压力特性及自由液面波形。研究结果表明,在小激励和中等激励范围内,随着横摇激励的增大,晃荡压力出现突然变大的现象;当横摇激励继续增大到某一阈值时,则随着横摇角增加,晃荡压力不再增大,而是呈现饱和现象;自由液面也呈现出非线性特征,液面振幅和激励幅值之间的关系不再成比例关系,而是出现复杂的响应形态;处于大幅横摇激励下的液舱,随着装载率提高,晃荡冲击压力会降低。