基于 OpenFOAM的液艙晃蕩數(shù)值研究.pdf

1、液艙晃蕩是發(fā)生于部分充滿液體容器內(nèi)的一類液面波動(dòng)現(xiàn)象，這種有著自由表面的流動(dòng)現(xiàn)象在自然界和工程界都普遍的存在。如航天器上的液體燃料，液貨的陸路運(yùn)輸過(guò)程中，VLCC、LNG和LPG等液貨船在波浪上航行時(shí)以及大型部分裝載容器在地震波的作用下，容器內(nèi)的液體就會(huì)隨著整體結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)發(fā)生復(fù)雜的晃蕩現(xiàn)象，形成諸如駐波、行進(jìn)波、水躍、飛濺和抨擊等現(xiàn)象。晃蕩的沖擊載荷對(duì)于液艙的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)整體的運(yùn)動(dòng)都有很大的影響。在船舶海洋工程領(lǐng)域，晃蕩問(wèn)題已經(jīng)成為評(píng)估船

2、舶安全特性的重要指標(biāo)之一。
　　本文在全面總結(jié)了液艙晃蕩問(wèn)題的研究與發(fā)展的基礎(chǔ)上針對(duì)液艙晃蕩問(wèn)題主要做了如下工作：
　　在第二章中，首先陳述了處理液艙晃蕩問(wèn)題的基于VOF法的兩相流模型，進(jìn)而給出了控制方程的有限體積離散以及壓力速度耦合的求解，并分析了OpenFOAM動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)對(duì)于液艙晃蕩問(wèn)題的適用性。為了研究非線性橫搖條件下的晃蕩問(wèn)題，分析了非線性橫搖方程的特性，并且利用多尺度法推導(dǎo)了非線性橫搖方程的超諧共振近似解析解。在此

3、基礎(chǔ)上討論并提出了OpenFOAM中處理液艙晃蕩的數(shù)值模擬方法。
　　在第三章中，首先將數(shù)值模擬結(jié)果與理論解析解以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了OpenFOAM數(shù)值模擬液艙晃蕩問(wèn)題中波高計(jì)算，自由液面捕捉，壓力分布及其時(shí)間歷程計(jì)算的有效性。在有效性的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了橫蕩與縱蕩激勵(lì)耦合情況下的液艙晃蕩數(shù)值計(jì)算，結(jié)果表明，由橫蕩和縱蕩耦合激勵(lì)下的波高要大于兩者單獨(dú)激勵(lì)下的波高之和,由此可見(jiàn)復(fù)雜激勵(lì)下，晃蕩將出現(xiàn)新的特性。為此，在非線性橫搖方