船舶倾斜时液货舱槽型舱壁对液舱容积的影响

本文叙述了船舶液舱液面倾斜后相对于液面水平时槽型舱壁对液舱容积的影响，通过实例计算看出误差的百分比，并提出了计算时用移动槽型舱壁理论线来减少误差。     

共振频率下油船液舱晃荡数值模拟研究

为了解共振频率下油船液舱舱内液体的晃荡情况,文章建立三维晃荡模型及数值计算模型,采用VOF法追踪自由液面,结合动网格技术,模拟共振频率下油船液舱舱内原油的晃荡情况。结果表明,左舱壁自由液面波高不断增加,在第3个周期内左舱壁处自由液面波高达到最大值,即发生冲顶现象,往后每个周期波高呈规律变化;晃荡前期(前2个周期),舱内原油是以驻波的运动方式在舱内运动,待晃荡到达稳定状态后舱内原油以驻波与行进波组合的组合波作为舱内原油的运动方式;通过比较舱壁不同点处的晃荡压力,得出自由液面以下距自由液面远的晃荡压力越大,自由液面以上舱壁的晃荡压力最小。     

不同含水量液舱在弹体撞击下的动态响应特性

为明确液舱在平头弹体侵彻下的变形毁伤特点,利用100%含水量液舱的高速侵彻试验,结合数值仿真方法,分析平头弹作用下液舱含水量对舱壁动态响应的影响规律。结果表明:在相同液舱含水量条件下,弹体入射初速度越高,弹体在水中的速度衰减越快,其耗散的动能越多;同时弹体的速度衰减亦随液舱含水量的增加而增大。弹体动能的耗散使得舱内形成空泡,且空泡尺寸随弹体速度的增加而增大。液舱壁由于空泡的作用产生了外凸变形,且其变形量随弹体速度及含水量的增加而增大;当液舱部分含水时,舱壁出现非对称变形且液面下的舱壁的最大变形量与满舱时近似相等。     

自由液面对大倾角稳性的效应

当液体舱内存在自由液面时,随着船的横倾,将引起舱内液体流动,从而减小了船的复原力矩,此即自由液面对大倾角稳性的效应。本文系以静力学的方法,对自由液面效应的计算方法作了初步探讨,并提出了供计算用的图谱。在计算方法和图谱的拟定中,曾作了一系列的假定,因而所得结果是近似的。假定液舱有纵隔舱壁,甲板无梁拱,船舱外侧可近似地以折线代替,因而船舱剖面是一四边形。通过对一系列四边形的计算,绘制出宽、深各为单位长度的液舱,在不同液面高度和不同倾角时舱内液体重心变化值的图谱。以此图谱经插入及换算即可得到液体舱自由液面效应对大倾角稳性的修正值。     

不同含水量液舱在弹体撞击下的动态响应特性

为了明确液舱在平头弹体侵彻下的变形毁伤特点,利用100%含水量液舱的高速侵彻实验,结合数值仿真方法,分析了平头弹作用下液舱含水量对舱壁动态响应的影响规律。结果表明：在相同含水量条件下,弹体初速度越高,弹体在水中的速度衰减越快,耗散的动能越多;同时弹体速度的衰减也随液舱含水量的增加而增大。弹体动能的耗散使得舱内形成空泡,且空泡尺寸随弹体速度的增加而增大。液舱壁由于空泡的作用产生了外凸变形,且其变形量随弹体速度及含水量的增加而增大;当液舱部分含水时,舱壁出现非对称变形,液面下的舱壁的最大变形量与满舱时近似相等。     

自由液面对大倾角稳性的修正计算方法

本文提出了按最大倾斜力矩进行自由液面对大倾角稳性影响计算的修正方法.按静力学原理研制出准确计算液舱自由液面对复原力臂曲线影响的软件模块,对任意形状舱室可快速计算出任意横倾角下不同装载率时自由液面移动产生的倾斜力矩,从而求出液舱在任意横倾角下的最大自由液面力矩及其对应的装载率.通过与规范的近似计算法的比较,阐述了不同方法对不同液舱形状进行自由液面修正时的准确程度.借助对不同形状的规则舱形以及油船的各种实际液体舱形进行自由液面修正计算,验证了本文所提出的按最大自由液面力矩进行自由液面修正的合理性.     

基于改进VOF法的棱形液舱液体晃荡分析

为了提高传统VOF数值方法计算棱形液舱晃荡载荷的效率和改进对棱形液舱边界数值模拟的精度,首先采用部分单元参数概念,对传统的VOF方法进行数值改进.然后采用改进的VOF方法对棱形液舱模型在不同充装水平,不同横摇激励周期条件下进行数值模拟,计算了舱内自由液面运动历程和舱壁各点冲击压力历程,并与实验结果进行了比较,得到与实验结果相一致的结论.同时通过网格敏感性分析,得到采用改进的VOF方法时的数值计算网格粗细对数值计算结果的精度影响较小的结论.     

自由液面对稳性的影响与修正计算

自由液面对船舶稳性的影响一直为驾驶员所关注。由于自由液面倾侧力矩计算模型的选择，使得不规则舱的表册值有一定的误差。文章分析了误差产生的原因，提出在船舶稳性修正时要充分考虑不规则舱影响的建议。     

对IMO关于液舱自由液面倾侧力矩计算问题的研究

1999年生效的《船舶与海上设施法定检验规则》对国际和非国际航行海船的液舱自由液面倾侧力矩已完全采用了IMO提供的计算方法。此文通过对IMO提供的液舱自由液面倾侧力矩计算公式的推导，揭示了其所设定的液舱自由液面的倾侧模型，并阐述了其与传统计算方法的区别。通过实例计算及分析，文章中指出了采用IMO计算方法可能存在较大误差的若干情况。     

基于CFD的大型船舶液舱晃荡研究

本文基于黏性流理论,结合VOF方法进行了大型船舶液舱晃荡及制荡问题的数值研究.首先,证明了液舱纵向尺度对于横向晃荡的影响很小,可以用二维模型替代三维模型进行计算以提高效率,且对于特殊的对称液舱布置形式,40％载液率下施加一定周期的外部横摇激励,舷侧舱壁处的液舱晃荡更为剧烈;其次,完成了不同激励周期下的数值计算,结果表明激励周期在1～1.3倍液舱一阶固有周期范围内时液舱晃荡较为剧烈,其中一阶共振时两舱壁处波面升高及受力均达到最大值.此外,研究了不同隔板形式对制荡的影响,发现相同面积下垂向单隔板制荡作用较垂向双隔板和横向双隔板更为优越.最后,进行了实际尺度下的数值模拟,通过结果对比可知,模型尺度下计算得到的各隔板制荡作用弱于实际尺度下的模拟结果,存在一定的"安全裕量",验证了运用相似理论研究液舱晃荡的可行性.     

基于NURBS表达的主船体虚拟分舱及舱容计算

在船体曲面、甲板面NURBS表达和内底内壳多面体表达,有效的平面与曲面求交算法和几何特性计算方法基础上,给出了任意形状舱室的舱容计算方法.根据围闭舱室的几何元素(舱壁、甲板、船体曲面或内底和内壳)不同,将舱室分为12种基本形状,只需要船体曲面的型值信息、舱壁位置或折点信息以及内底和内壳的折点位置信息,即可进行参数化虚拟分舱和舱容计算,避免繁琐的舱室型值信息的人工输入,减少人工工作量,提高工作效率.该方法可以计算任意液面包括任意倾斜液面下的舱容,计算结果精确,方法简洁,为船舶3D参数化设计奠定基础.     

基于NURBS表达的精确自由液面修正

提出了基于三维NURBS表达的精确自由液面修正方法。对船体曲面和甲板进行NURBS表达后,通过对任意倾斜液面下的舱容及容积心的计算以及给定舱室装载量条件下舱室内液体液面的确定,可计算出任意倾斜状态下液体自由流动后产生的倾斜力矩,从而得到精确的静稳性臂修正值。通过对不同舱型的舱室在不同装载量和不同浮态下的倾斜力矩的计算和比较分析,总结规范计算结果和精确解之间存在误差的原因,分析了误差随舱型、装载量和浮态变化的规律。该方法表明了采用精确自由液面倾斜力矩计算的必要性和工程应用价值,并给出在船体设计中如何根据实际情况进行精确自由液面修正的建议。     

潜艇液舱晃荡对其稳性影响的数值仿真与评估

结合潜艇耐波性和稳性的问题,分析液舱内的自由液面晃荡现象,建立潜艇液舱液体晃荡的数值仿真模型,利用计算流体力学软件Flow 3D,对潜艇横摇过程中液舱的液面晃荡进行模拟,根据数值计算结果,分析液舱晃荡对潜艇稳性的影响。     

巴拿马型73 000 t散货船横舱壁结构损坏分析和处理方法

以某巴拿马型营运散货船为研究对象,分析该船货舱区域横舱壁结构损坏的根源是设计结构计算应力超过许用值,通过细化有限元分析计算,对重压载舱横舱壁区域提出中间槽条加深方案,在槽形舱壁斜板同一平面的下墩结构内设置附加肘板,以降低因结构突变而产生的应力集中问题。     

静水中破损液舱摇荡特性试验

载液船舶破损后涉及液舱进水、泄漏、晃荡等复杂水动力耦合运动问题。通过液舱破损模型试验,对其静水中的自由横摇衰减运动进行分析,研究了不同初始横倾角、不同载液率对横摇、垂荡以及舱壁压力的影响以及运动响应与压力之间的关系。通过试验发现：浅水工况（12.5%载液率）下,液舱的运动响应最为剧烈;破口一侧下沉的扰动会造成更大运动响应以及舱壁砰击压力;舱壁砰击压力的相位与液舱横摇运动相位几乎一致。     

基于FPM的液舱晃荡研究

随着液舱晃荡运动机理的研究深入,舱内液体运动响应和自由液面波形精细模拟成为研究的重点。本文应用无网格方法中的FPM(Finite Point Method)来对液舱晃荡中的动边界及自由液面大变形等问题进行数值求解和图像模拟。以二维液舱晃荡为例,校核运动边界与内部流体粒子点间的运动响应,得到FPM对于边界所受砰击力和内部兴波波高的计算结果以及自由液面模拟图像。将计算结果进行无因次化处理,通过与试验结果进行比对,验证了FPM在液舱晃荡问题中应用的可行性和准确性,也为FPM解决三维复杂液舱晃荡问题中提供铺垫。     

船舶液舱液位实时监控技术研究

针对船舶液舱自由液面问题,文章介绍了自由液面产生的原因,并分析了各种情况下产生的自由液面对船舶稳性造成的影响。采用Serial Port串口通过RS485接口标准设计出一套符合ModbusRTU通信协议的船舶液舱液位实时监测方案。利用RS485接口的远距离传输特性,传感器可以充分覆盖大型船舶的各个液舱,实现全船监测。最后在实验条件下验证了方案的可行性。得到的监测数据可通过程序准确计算液舱装载容积、自由液面和船舶稳性,给船员配积载提供有力的判断帮助。     

液化气体船液舱结构的疲劳可靠性分析

本文根据结构可靠性理论的基本原理,并按照 IGC 规则的有关要求,研究了液化气体船液舱结构的疲劳可靠性问题,给出了用一阶二次矩方法计算液舱疲劳寿命可靠度的迭代流程。本文还根据“破坏前渗漏”准则,研究了裂纹穿透液舱壁出现渗漏后液舱可靠度的计算问题。此外,文中对若干影响液舱结构疲劳可靠性的重要不确定因素作了分析和讨论。     

基于UGⅡ的双底双壳油轮液货舱自动建模系统

本文介绍了为实现基于 CAD模型的舱容计量及仿真 ,以 UGII为平台开发的CAD自动建模系统。针对双底双壳油轮液货舱容积计量为典型研究对象 ,结合实例阐述了建模的方法、UG/OPEN开发和参数化技术在槽型舱壁建模中应用等 ,并给出了部分代码     

不同型式液舱晃荡压力对比分析

对于液货船舶,航行过程中液舱晃荡不可避免,采用合理的液舱结构对减小液舱晃荡压力至关重要。基于传统的矩形液舱考虑在纵舱壁上添加不同宽度和数量的水平挡板及顶部削斜2种型式,建立了船舶液舱的三维模型,并利用Fluent软件进行三维液舱的晃荡压力计算,评估液舱结构型式对晃荡压力的影响。计算表明,在较高装载率下,通过合理设置挡板的数量和宽度,可以使舱内的晃荡情况得到优化,而顶部削斜结构型式由于减小了沿晃荡方向的舱体长度,可有效降低高装载率下的晃荡压力。