菱形独立液舱晃荡载荷分析及强度评估研究

液化气船菱形独立液舱的设计要求为无装载高度限制,因此菱形独立液舱的结构设计必须重视最为危险的部分装载的工况,并考虑各种载荷。当船体在波浪中运动的频率与液舱内液体振动的固有频率相近时,舱内液体会发生剧烈的运动,此时液体晃荡对液舱结构产生的冲击载荷,在结构设计初期必须予以足够的考虑。以超大型液化气船的一个菱形独立液舱为研究对象,在对船舶固有运动周期和舱内液体的晃荡频率进行评估的基础上,运用二维有限差分法对不同液位高度下菱形独立液舱内部的晃荡载荷进行了研究和计算,获得了舱内液体的运动状态,速度及压力分布,并以此为基础,对菱形独立液舱的结构强度进行了评估,确保了全冷式液化气船菱形独立液舱结构设计的可靠性。     

大型LNG船液舱晃荡载荷数值预报和模型试验比较

大型LNG船液舱晃荡冲击载荷的合理预报是液舱结构安全性设计和评估的基础。针对部分装载的LNG船液舱的晃荡载荷开展数值预报方法研究,建立了合理的数值模型和计算方案。通过典型菱形液舱的三维晃荡模型试验,获得LNG液舱在各种运动模式下流体拍击舱壁的冲击载荷特性。在数值计算和对比分析中,首先对舱内液体在各种运动模式下的晃荡固有频率进行了搜索,然后在各个固有频率下进行了变幅值激励和耦合运动激励下的冲击压力计算,得到了不利运动工况下的冲击压力预报结果。数值模拟结果与模型试验结果的比较表明,提出的液舱晃荡数值计算方法能够合理地预报大型LNG船液舱晃荡载荷特征。在此基础上,对各种载液水平和运动模式下大型LNG船液舱内壁的压力分布进行了详细计算,可供液舱围护系统结构设计和安全性评估参考。     

液货舱晃荡仿真及结构强度评估

大型船舶液货舱内的晃荡问题十分突出,为保证大型液货船的营运安全,有必要对晃荡载荷作用下的结构强度评估加以研究。文章首先用Dytran程序对某化学品船液货舱部分装载水平下的液面晃荡进行了仿真,得到监测点处的压力时历曲线以及典型时刻液面状态。仿真结果表明,应用HCSR规范中的简化公式计算晃荡载荷对液货舱大部分区域是合理的,但在高装载率下发生冲顶现象时舱顶角隅处的冲击压力远高于规范值。在此基础上,对晃荡载荷与其他载荷的组合方式、工况及需重点校核的构件进行了初步探讨,并根据此方法对某8万吨化学品船No.4货油舱进行了晃荡载荷作用下的结构评估。     

大型LNG动力船液舱晃荡耦合作用下运动响应计算

由于LNG动力船大量装载液化天然气,其液货装载罐体积庞大且液货装载重量巨大,其由于液货罐内的液化货物对于船体运动与水动力的影响不可忽视。本文针对1艘具有C型液货罐的LNG动力船,基于势流理论,使用三维方法开展了水动力计算研究,对船体运动做计算预报,对比分析了晃荡对于船体运动响应的影响。     

Investigation of Sloshing and its Effects on Global Responses of a Large LNG Carrier by Experimental Method

液舱中液体晃荡不仅对液舱结构产生内载荷作用,同时也通过与船体运动的耦合对LNG船的波浪载荷产生影响.文章通过某大型LNG船自航模型在波浪中的带液舱运动和波浪载荷试验,研究液舱中液体晃荡特性及其对总体波浪载荷的影响.同时对液舱有水(30%H)状态下的液舱中液体运动周期进行了试验研究,结果发现:在相同排水量和重量分布下,液舱中液体的存在对船体梁垂向振动频率和船体横摇周期都有影响;液舱中液体的运动周期不仅与液舱本身的形状和液面高度有关,还与船模航行时遭遇的浪向以及航速有关;虽然船舶浪向和航速是液舱内液体晃荡对总体波浪载荷产生影响的敏感参数,但总体影响不显著.     

液舱晃荡对船舶横摇运动影响的数值研究

为了研究加载液舱在船舶航行时舱内液体晃荡对船体横摇运动的影响,对船体外流场(波浪场)与液舱内流场(液体非线性晃荡)分别采用势流理论方法计算,建立了在波浪中船体与液舱流体晃荡耦合的时域运动方程。其中波浪中船体水动力和时延函数采用三维频域法和脉冲响应函数法计算获得,舱内液体非线性晃荡采用时域边界元法计算。对横浪中加载了方形液舱的15000GT集装箱船在不同液舱装载深度工况下,就液舱流体晃荡及其与船体运动耦合分别进行了计算模拟与验证。研究表明,耦合运动模拟结果能清晰地反映液舱晃荡对船体横摇运动的影响,数值结果与试验吻合良好,并具有较高的计算效率。     

16000 m3 LNG船液舱晃荡载荷分析

液货舱晃荡是一种复杂的流体运动现象.对于小型LNG运输船的C型独立液货舱难以采用常规的简化公式和二维流体计算来评估.因此,有必要采用三维计算流体力学对该类型LNG液货舱进行晃荡载荷的分析.水动力计算软件和计算流体力学软件的发展和成熟为这种直接计算方法提供了可能.对16000 m3 LNG船进行的三维晃荡载荷分析证明了该计算方法在工程上是可行的.     

低装载液箱晃荡砰击载荷的CLSVOF数值模拟

应用CLSVOF数值方法模拟并计算液箱剧烈晃荡的砰击载荷。该方法由level-set方程获得网格内自由液面法向量,并由PLICVOF方法重构自由液面,然后在重构后的自由液面上进行level-set方程的重新初始化。应用该方法,模拟了横摇以及横荡共振激励作用下低装载液箱的晃荡砰击载荷,并与实验结果进行了对比,计算结果与实验结果较为一致。     

耦合运动下液货舱晃荡压力预报研究

针对液货船舱晃荡载荷预报问题,进行了单自由度简谐运动激励下液舱模型试验,研究冲击压力特性,并选择70%H装载水平工况开展数值计算比较,结合试验结果得到计算预报的修正系数,同时用简单解耦方法根据单自由度修正系数对纵横摇耦合运动下的压力计算结果进行修正,所得结果可为晃荡载荷工程评估提供参考。     

某化学品船液货舱晃荡强度分析

液货舱内液体的晃荡问题是液货船结构分析中一项十分重要的内容。文章根据意大利船级社规范相关规定,对一艘化学品船的两个液货舱进行了晃荡强度方面的校核,为今后液货船船体结构强度的规范审图和设计提供有价值的参考。     

基于模型试验的晃荡荷载统计分析对比研究

适用于远海作业的超大型浮式液化天然气生产储卸装置FLNG(Floating Liquefied Natural Gas)因风浪流等作用会引起储舱内液体剧烈晃荡产生砰击荷载。室内晃荡模型试验是研究晃荡荷载的有效手段,但由于试验条件的局限性,不能开展长时间的晃荡模型试验,因此需要合理有效的统计分析方法。文章通过开展1/20比尺横荡及横摇晃荡模型试验,采用三种晃荡荷载常用拟合方法对晃荡砰击荷载进行了统计预测。结果表明,晃荡荷载峰值结果服从广义极值分布、三参Weibull分布和两参Weibull分布,其中广义极值分布拟合晃荡荷载峰值数据更加精确。研究结果可为液舱结构晃荡荷载设计提供有益参考。     

超大型LNG船晃荡压力直接计算法

基于某超大型LNG船的型线图、设计装载工况下的各种参数,建立船体3D模型,考虑波浪诱导的船体运动与液体晃荡的耦合作用,采用FEM和迭代的方法计算了液舱在各种不同充装高度时的晃荡压力大小与分布。     

液舱晃荡与浮体运动耦合的二维与三维SPH模拟影响研究

采用DualSPHysics开源代码对矩形液舱晃荡过程中的砰击载荷及强非线性流固耦合现象进行了模拟，通过检验与验证分析证明了论文SPH求解器的准确性，并对不同方法的模拟结果进行了基准性研究。通过对菱形液舱内晃荡流动的模拟，研究了不同装载高度工况下二维与三维模拟对于舱壁砰击压力和晃荡流动的影响。最后针对载液浮箱在波浪中运动的内外域流动耦合问题进行模拟，分析了浮体运动和液舱晃荡二维与三维模拟结果的差异。研究表明，三维模拟中由于流场存在沿液舱宽度方向的运动分量，使得二维与三维液舱晃荡结果存在一定的差异，且低载液率工况的结果差异更大。     

VLCC液舱晃荡仿真及结构响应

当船体在波浪中运动的频率与液舱内液体振动的固有频率相近时,舱内液体将会发生剧烈的运动,即晃荡产生了.在船舶结构设计中,必须要考虑这种晃荡载荷及结构的响应.该文针对一超大型油轮(VLCC)液舱晃荡问题进行了三维仿真模拟.在DNV基于压力的晃荡评估方法的基础上,提出了应用有限元方法和任意拉格朗日-欧拉耦合技术进行该船全生命期内液舱晃荡仿真及强度评估的工程实用的步骤方法.     

一种新颖的大型LNG船LNG货舱围护系统设计

本文提出了大型LNG船设计的一种新概念。在这种设计方案中，薄膜型货舱的横截面型式能使舱内液货自由液面减小．而自由液面的减小能降低液货在晃荡中对货舱薄膜和绝缘所产生的冲击载荷．从而使薄膜型货舱技术应用拓展至大型LNG船成为可能，并能降低建造成本和缩短建造周期。此外，这一新概念使薄膜型液货船的使用范围扩大至比过去认为更加恶劣的环境。     

液货晃荡对双壳油船碰撞性能的影响研究

利用ANSYS/LS-DYNA分析载货情形下的双壳油船发生碰撞导致舱内液货发生晃荡时,晃荡载荷对舷侧结构碰撞性能的影响,并将所得结果与空载状态下的碰撞事故进行比对,发现液体晃荡对碰撞性能的影响主要体现在当撞击船接触到被撞击船内壳时,舱内液体动能较大,对碰撞性能产生显著影响,舱内液货能有效吸收撞击船的撞击能量,使得撞击速度快速下降,同时由于舱内液货与舱壁之间的耦合作用,使得碰撞力增大,导致内壳受损更为严重,造成内壳提前破裂。     

薄膜型LNG船绝缘层等效静载荷系数研究

近年来新设计的薄膜型 LNG 船要求具有更大的舱容,能适应更恶劣的海况和在任何装载高度下安全运行,这就需要保证液舱结构在晃荡载荷作用下的安全性。论文引入等效静载荷系数,用以简化薄膜型 LNG船液货舱船体结构在晃荡载荷作用下的强度校核流程。通过研究等效静载荷系数、绝缘层缓冲系数和船体结构动力放大系数在各种条件下的变化规律,明确了等效静载荷系数的影响因素和变化范围。研究成果可为薄膜型LNG船船体结构强度校核以及相关规范的修订提供参考。     

晃荡对CSR油船设计的影响

为明确船舶营运过程中晃荡载荷对不同船型液货舱构件的影响,基于《散货船和油船结构共同规范》,分析晃荡载荷的形成及决定晃荡载荷的因素,结合纵向和横向晃荡在油船中的具体载荷水平,分析晃荡运动对CSR油船液货舱结构的影响,以VLCC制荡舱壁为优化目标,提出新的设计方案,采用MSC.Patran&Nastran有限元分析软件,论证制荡舱壁局部开孔的可行性。     

三维矩形弹性液舱内液体晃荡数值模拟研究

为了解三维弹性液舱内液体晃荡情况,采用ADINA模拟不同激励频率下液舱内液体的晃荡,将所得的结果与解析解进行对比,得到不同载液率下弹性液舱内液体晃荡特点,得到液舱载液率、外界激励等参数变化对液体自由表面运动及晃荡荷载的影响.     

液舱内大幅晃荡引起的压强预报

本文基于流体体积(VOF)法就部分装载液体的液舱内的晃荡压强进行了二维数值计算.为了模拟大幅晃荡引起的冲击压强,重点对数值计算较为敏感的速度边界条件进行了数值处理.通过对某一矩形液舱内的液体晃荡的计算,得到了自由表面位置和压强的时间历经曲线.计算结果同实验值的比较显示:本方法可以用于计算预报大幅晃荡引起的载荷.