三维弹性液舱内液体晃荡数值模拟研究

发布时间：2017-03-07 15:43

  本文关键词：三维弹性液舱内液体晃荡数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

《大连理工大学》 2013年

三维弹性液舱内液体晃荡数值模拟研究

陈星  

【摘要】：液体晃荡是工程实践中经常遇到的问题,诸如液化天然气储罐,航行中的液货船,高架水箱,飞行中的火箭等一般都设有液舱,当液舱内部分装载液体时,受到外部扰动就会引起液舱内液体的晃荡。随着航运、水利以及核电的发展,其重要性越来越为人们所认识。液体晃荡是一种复杂的流体运动形式,具有高度的非线性和随机性,影响因素很多,如液舱几何形状、液舱内液体属性、外界激励频率、液舱载液率及晃荡的剧烈程度等。当载液液箱运动频率与液舱内液体晃荡固有频率接近时或者受到的外部激励幅值较大时,液舱内液体将会产生强烈的波动,晃荡引起强烈的冲击压力以及相当大的水动力对船运动和液舱结构有着不容忽视的影响。因此,研究液舱晃荡具有重要的理论意义及工程价值。 本文的主要工作是运用有限元软件ADINA模拟三维弹性液舱内粘性液体的液体晃荡,并探讨液舱尺寸,液舱材料物理性质,液舱载液率,外界激励频率及振幅等对液体晃荡的影响,主要工作内容如下： (1)根据液体晃荡特点,分别建立了长方体液舱模型与立方体液舱模型,前一模型作为验证模型,后一模型用于研究液体晃荡特性。在模拟时将流体域控制方程用有限元法进行离散求解,将结构域控制方程用隐式积分法进行积分求解。 (2)利用所建立的液体晃荡模型,首先对长方体刚性液舱内液体晃荡进行模拟,分析在不同激励频率下液体晃荡的波面及水动力特性,验证了刚性液舱模型的有效性,研究内容包括：液舱内液体固有频率计算,并与Abramson理论值进行比较；液舱内液体晃荡波面特性,并将结果与Faltinsen线性解析解以及实验值进行对比；液舱内液体晃荡动水压强沿舱壁的分布特性,并将结果与实验值进行了比较,然后对立方体刚性液舱内液体晃荡进行了数值模拟,分析了晃荡的三维效应。 (3)在步骤二的基础上建立对应的三维弹性液舱模型,对不同尺寸的弹性液舱模型进行了研究,利用晃荡与结构的相互耦合,首先将长方体弹性液舱波面及波压力结果与实验值进行比较,验证弹性液舱的有效性,然后分析了立方体液舱在不同刚度,不同激励频率下液体运动特性和结构运动响应,并将结果与对应的刚性液舱模型进行对比,得到了弹性液舱液体晃荡的一些规律性结论,既验证了弹性液舱液体晃荡模型的有效性又讨论出弹性对液体晃荡的影响。

【关键词】：
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U663.85
【目录】：

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1 祁江涛;顾民;吴乘胜;;液舱晃荡的数值模拟[J];船舶力学;2008年04期

2 徐国徽;顾学康;;液舱晃荡载荷数值模拟中的流固耦合影响研究[J];船舶力学;2012年05期

3 朱仁庆,颜开,吴有生;盛液容器内液体二维晃荡的数值模拟[J];华东船舶工业学院学报;1998年02期

4 朱仁庆,吴有生,彭兴宁,沈进威;船舶液体晃荡动力学的研究方法及进展[J];华东船舶工业学院学报;1999年01期

5 李松;高芳清;杨翊仁;范晨光;;液体晃动有限元模态分析及试验研究[J];核动力工程;2007年04期

6 刘泽民;;关于船舱中液体晃荡问题[J];哈尔滨船舶工程学院学报;1992年03期

7 管延敏;叶恒奎;陈庆任;冯大奎;;三维带挡板箱体液体晃荡数值模拟[J];华中科技大学学报(自然科学版);2010年04期

8 刘泽民，李维扬，，周济;液体晃荡的有限元分析[J];华中理工大学学报(社会科学版);1995年03期

9 李雪梅;陈文元;;流固耦合问题计算方法综述[J];山西建筑;2009年29期

10 王永学,T.C.Su;圆柱容器液体晃动问题的数值计算[J];空气动力学学报;1991年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 朱仁庆;液体晃荡及其与结构的相互作用[D];中国船舶科学研究中心;2002年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张秋艳;二维矩形液舱内液体晃荡的数值模拟[D];大连理工大学;2011年

2 孙建军;船舶尾流作用下抛石基床块石冲刷稳定性研究[D];天津大学;2010年

3 高建辉;基于API规范的LNG船液舱泵塔结构强度评估方法研究[D];上海交通大学;2011年

4 方智勇;基于Level-set法的液体晃荡与弹性结构耦合作用研究[D];江苏科技大学;2006年

5 李晓明;船舶液舱晃荡载荷及结构强度的工程计算方法[D];华中科技大学;2007年

6 崔香;LNG荡舱行为的数值模拟[D];大连理工大学;2008年

7 胡建祥;波浪载荷作用下海洋储油平台液体晃荡仿真模拟[D];大连理工大学;2009年

8 侯玲;液舱晃荡与弹性防晃结构的相互耦合作用研究[D];江苏科技大学;2010年

9 王欣;海底悬跨管道在波浪与地震共同作用下受力分析[D];东北石油大学;2012年

10 刘艳敏;弹性液舱内液体晃荡特性研究[D];江苏科技大学;2012年

【共引文献】

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1 刘奎;康宁;;罐车制动时液体晃动的仿真分析[J];北京航空航天大学学报;2009年07期

2 刘奎;康宁;;罐车转向时液体晃动的仿真分析[J];北京航空航天大学学报;2009年11期

3 康宁;贾嘉;刘献栋;;基于神经网络液体横向晃动时罐体受力的预测[J];北京航空航天大学学报;2011年06期

4 张宏旺;黄鑫;赵军;刘楠;;矩形储液箱在流固耦合下的静强度及模态分析[J];北京化工大学学报(自然科学版);2012年01期

5 黄广茂;方智勇;;基于Level-set法的液体晃荡与弹性液舱耦合作用研究[J];船舶工程;2007年06期

6 庄志鹏;刘俊;唐文勇;;薄膜型LNG船晃荡冲击局部强度分析建模方法研究[J];船舶工程;2011年03期

7 方智勇;端木玉;朱仁庆;;基于Level-set法的液舱液体晃荡数值模拟[J];船舶力学;2007年01期

8 娜日萨;任慧龙;高志龙;金咸定;;VLCC液舱晃荡仿真及结构响应(英文)[J];船舶力学;2007年06期

9 祁江涛;顾民;吴乘胜;;液舱晃荡的数值模拟[J];船舶力学;2008年04期

10 端木玉;朱仁庆;;基于Youngs法的液舱大幅晃荡数值模拟[J];船舶力学;2009年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 陆志妹;范佘明;童波;;LNG-FPSO液舱晃荡数值分析[A];纪念顾懋祥院士海洋工程学术研讨会论文集[C];2011年

2 丁军;竺一峰;胡嘉骏;祁恩荣;;考虑流固耦合的小尺度结构上水动力载荷研究[A];纪念徐秉汉院士船舶与海洋结构力学学术会议论文集[C];2011年

3 陆晔;滕蓓;祁恩荣;;LNG船液舱围护系统结构极限承载力研究[A];纪念徐秉汉院士船舶与海洋结构力学学术会议论文集[C];2011年

4 滕蓓;陆晔;陈小平;祁恩荣;;大型LNG船液舱晃荡结构动响应研究[A];纪念徐秉汉院士船舶与海洋结构力学学术会议论文集[C];2011年

5 吴有生;司马灿;刘建湖;;船舶结构耦合动力学问题[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年

6 徐国徽;顾学康;;计及流固耦合效应的液舱晃荡数值模拟方法研究[A];中国钢结构协会海洋钢结构分会2010年学术会议暨第六届理事会第三次会议论文集[C];2010年

7 任效忠;王永学;王国玉;;波浪对准椭圆沉箱作用的三维数值计算模型[A];第十四届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集（上册）[C];2009年

8 吴有生;张效慈;司马灿;崔维成;林吉如;;我国船舶水弹性力学研究的部分进展[A];第十七届全国水动力学研讨会暨第六届全国水动力学学术会议文集[C];2003年

9 李裕龙;朱仁传;缪国平;范菊;洪亮;;液舱晃荡数值计算方法的一些探讨[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年

10 汪雪良;顾学康;徐春;胡嘉骏;;大型LNG船液体晃荡及其波浪载荷影响的模型试验研究[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 管延敏;箱体中非线性液体晃荡现象的数值模拟[D];华中科技大学;2011年

2 丁北斗;基于环境激励网架结构的模态分析与损伤识别研究[D];中国矿业大学;2010年

3 林毅;自由表面流动问题数值方法的理论研究及应用[D];天津大学;2010年

4 朱小松;粒子法的并行加速及在液体晃荡研究中的应用[D];大连理工大学;2011年

5 齐鹏;近岸波浪对结构物作用耦合数值模型及其工程应用[D];大连理工大学;2001年

6 朱仁庆;液体晃荡及其与结构的相互作用[D];中国船舶科学研究中心;2002年

7 李海涛;三峡升船机中的耦合动力学问题[D];大连理工大学;2006年

8 熊俊明;可控调谐液体阻尼器系统对高层建筑地震反应控制的研究[D];华南理工大学;2001年

9 康庄;月池流噪声及水动力特性的实验研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

10 娜日萨;VLCC液舱晃荡仿真及结构强度评估方法研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 郭宇;LNG船运动与载荷计算方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 于志浩;中小型LNG船船体强度分析研究[D];大连理工大学;2010年

3 郭文静;晃荡载荷下薄膜型LNG船围护系统结构分析[D];大连理工大学;2010年

4 邓斌;气液两相流三维自由面流动问题的数学模型研究[D];长沙理工大学;2010年

5 端木凡峰;液罐车罐体有限元仿真分析及研究[D];新疆农业大学;2010年

6 解元玉;基于ANSYS Workbench的流固耦合计算研究及工程应用[D];太原理工大学;2011年

7 李小珊;液罐汽车方形罐体罐内动力学行为的研究[D];太原理工大学;2011年

8 张秋艳;二维矩形液舱内液体晃荡的数值模拟[D];大连理工大学;2011年

9 霍喜军;不同管型换热管及管内外流体多场耦合数值模拟研究[D];东北石油大学;2011年

10 王珊珊;破舱进水对船舶横摇运动的影响研究[D];天津大学;2010年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 岳宝增;;Coupling Frequency of the Liquid Sloshing in a Cylindrical Tank with a Flexible Baffle[J];Journal of Beijing Institute of Technology(English Edition);2006年01期

2 石德新,万磊,江世媛,曹正泉,刘悦;6自由度船舶运动模拟系统[J];船舶工程;1997年02期

3 黄广茂;方智勇;;基于Level-set法的液体晃荡与弹性液舱耦合作用研究[J];船舶工程;2007年06期

4 姚震球;高慧;杨春蕾;;螺旋桨三维建模与水动力数值分析[J];船舶工程;2008年06期

5 郜焕秋,谢楠,盛万安,钱耀鑫;舱内水体晃荡对船舶横摇影响的模型试验研究(英)[J];船舶力学;1998年06期

6 李谊乐,刘应中,缪国平;二阶精度的VOF自由面追踪方法及其应用[J];船舶力学;1999年01期

7 朱仁庆,王志东,方智勇;液舱内大幅晃荡引起的压强预报(英文)[J];船舶力学;2004年06期

8 廖乐康;张圣坤;;承船厢二维非线性晃动的分析[J];船舶力学;2006年02期

9 朱仁庆;方智勇;吴有生;;粘性流体晃荡与弹性结构的相互耦合作用(英文)[J];船舶力学;2006年03期

10 方智勇;端木玉;朱仁庆;;基于Level-set法的液舱液体晃荡数值模拟[J];船舶力学;2007年01期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 徐国徽;顾学康;;计及流固耦合效应的液舱晃荡数值模拟方法研究[A];中国钢结构协会海洋钢结构分会2010年学术会议暨第六届理事会第三次会议论文集[C];2010年

中国博士学位论文全文数据库 前7条

1 朱仁庆;液体晃荡及其与结构的相互作用[D];中国船舶科学研究中心;2002年

2 王国兴;海底管线管跨结构涡致耦合振动的数值模拟与实验研究[D];中国海洋大学;2006年

3 吴钰骅;海底管道—流体—海床相互作用机理和监测技术研究[D];浙江大学;2007年

4 娜日萨;VLCC液舱晃荡仿真及结构强度评估方法研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

5 董汝博;多点地震动作用下海底悬跨管道非线性分析[D];大连理工大学;2008年

6 谷凡;海底输油软管力学响应研究[D];大连理工大学;2009年

7 李明高;基于水动力模型的海底悬跨管道地震反应分析[D];大连理工大学;2010年

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1 周楠;船体局部结构在砰击载荷作用下动响应的数值仿真研究[D];天津大学;2010年

2 马冬霞;悬跨海底管线动力反应分析和振动控制理论研究[D];大连理工大学;2000年

3 刘清涛;海底悬跨管线动力特性与疲劳破坏研究[D];大连理工大学;2003年

4 李青;大晃动粘性流体与储液容器的相互作用数值分析[D];清华大学;2004年

5 张庆华;车载容器的动力学分析[D];郑州大学;2005年

6 方智勇;基于Level-set法的液体晃荡与弹性结构耦合作用研究[D];江苏科技大学;2006年

7 徐进;海底管道的疲劳可靠性评估[D];西南石油大学;2006年

8 林桦;S、C波段电可调等离子体滤波器理论分析及实验基础研究[D];上海交通大学;2007年

9 沈猛;基于改进VOF法的棱形液舱液体晃荡分析及应用[D];上海交通大学;2008年

10 陈刚;圆柱形消化池流固耦合动力特性分析[D];天津大学;2007年

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1 张松鹤,杨政,吴宇;对发展液化气船的分析[J];世界海运;1996年06期

2 谢祚水;耐压液舱新型结构型式研究[J];船舶力学;2002年04期

3 谢祚水;耐压液舱新型结构型式研究[J];华东船舶工业学院学报(自然科学版);2002年03期

4 李品友;LNG船MOSS型球形液舱预冷温度的计算和分析[J];上海海运学院学报;1996年01期

5 朱邦俊,邵冬云;实肋板式耐压液舱结构液舱壳板稳定性计算方法的探讨[J];船舶力学;1999年04期

6 邱文昌,颜明重;对IMO关于液舱自由液面倾侧力矩计算问题的研究[J];航海技术;2002年05期

7 黄加强，贺小型;耐压液舱区域耐压船体强度的研究[J];海军工程学院学报;1994年04期

8 邱文昌;船舶近满载液体舱自由液面对稳性影响的修正方法[J];上海海运学院学报;1996年04期

9 朱邦俊,万正权,欧阳吕伟;实肋板式耐压液舱结构计算方法研究[J];中国造船;2000年01期

10 吴赣生;热货液舱专用支持座[J];船舶;1992年02期

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1 李裕龙;朱仁传;缪国平;范菊;洪亮;;液舱晃荡数值计算方法的一些探讨[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年

2 李裕龙;朱仁传;缪国平;范菊;陆志妹;;基于OpenFOAM的船舶与液舱流体晃荡在波浪中时域耦合运动的数值模拟[A];纪念顾懋祥院士海洋工程学术研讨会论文集[C];2011年

3 陆志妹;范佘明;童波;;LNG-FPSO液舱晃荡数值分析[A];纪念顾懋祥院士海洋工程学术研讨会论文集[C];2011年

4 朱仁庆;王全;;基于CIP法的二维液舱晃荡数值模拟[A];纪念顾懋祥院士海洋工程学术研讨会论文集[C];2011年

5 郭晓宇;王本龙;刘桦;;液舱晃荡的气垫效应[A];第九届全国水动力学学术会议暨第二十二届全国水动力学研讨会论文集[C];2009年

6 祁恩荣;滕蓓;陆晔;陈小平;;大型LNG船液舱晃荡结构动响应研究[A];七届更迭 三十回眸——第七届船舶力学学术委员会全体会议论文集[C];2010年

7 滕蓓;陆晔;陈小平;祁恩荣;;大型LNG船液舱晃荡结构动响应研究[A];纪念徐秉汉院士船舶与海洋结构力学学术会议论文集[C];2011年

8 祁恩荣;徐春;汪雪良;王德禹;蔡忠华;陈小平;;薄膜型LNG液舱晃荡冲击压力与结构动响应试验研究[A];中国钢结构协会海洋钢结构分会2010年学术会议暨第六届理事会第三次会议论文集[C];2010年

9 侯玲;朱仁庆;;LNG船液舱晃荡数值模拟[A];第四届全国船舶与海洋工程学术会议论文集[C];2009年

10 祁江涛;马琳;顾民;;基于SPH法的二维液舱晃荡数值模拟[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前7条

1 本报记者 杜吟;[N];中国质量报;2010年

2 董扬帆;[N];中国船舶报;2005年

3 姜毅　夏年泽　本报特约记者　徐锋　本报记者　姜宁;[N];解放军报;2004年

4 庄惠忠;[N];中国交通报;2005年

5 赵一飞;[N];中国商报;2001年

6 本报记者 常丽君;[N];科技日报;2009年

7 中国船舶工业市场研究中心 董扬帆;[N];中国船舶报;2010年

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1 朱仁庆;液体晃荡及其与结构的相互作用[D];中国船舶科学研究中心;2002年

2 娜日萨;VLCC液舱晃荡仿真及结构强度评估方法研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

3 张婧;舰船结构在爆炸作用下的非线性响应及可靠性研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

4 郑兴;SPH方法改进研究及其在自由面流动问题中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年

5 徐双喜;大型水面舰船舷侧复合多层防护结构研究[D];武汉理工大学;2010年

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1 吴俊松;基于CFD的液舱高压吹除数值研究[D];华中科技大学;2013年

2 崔益嵩;LNG船液舱技术及预冷过程热力研究[D];上海海运学院;2001年

3 张兴彪;液舱阀门控制系统经济性和可靠性研究[D];大连海事大学;2004年

4 李鹏;破损单体复合船运动与载荷预报方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

5 方智勇;基于Level-set法的液体晃荡与弹性结构耦合作用研究[D];江苏科技大学;2006年

6 袁修海;低温液化气船再液化装置的应用及未来LNG船推进装置选择研究[D];上海海事大学;2003年

7 崔香;LNG荡舱行为的数值模拟[D];大连理工大学;2008年

8 诸俊楷;液舱舱壁振动的附加质量研究[D];大连理工大学;2013年

9 刘新立;船载液体晃荡载荷特性研究[D];武汉理工大学;2009年

10 张俊;船舶液货舱舱容修正技术研究[D];大连海事大学;2012年

  本文关键词：三维弹性液舱内液体晃荡数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：248860