冲击载荷作用下LNG燃料罐防波板参数多目标优化

LNG(液化天然气)燃料罐在冲击载荷作用下会产生液体冲击力,设置防波板是减少液体冲击力的有效措施.基于此,以防波板位置、形状等参数设计正交试验,运用Ansys workbench流固耦合方法模拟燃料罐在冲击载荷下的受力过程并求出封头的冲击力和防波板的线性化应力;构建响应值与结构参数的二次响应回归方程;以防波板的防波效果和结构强度为优化目标,利用遗传算法的gamultiobj函数进行多目标优化,研究防波板结构参数对优化目标的影响,最终挑选出Pareto最优解.本研究使防波板的防波效果和结构强度均得到了提高.     

液舱内流体晃荡特性数值研究

本文利用VOF法对矩形液舱内液体晃荡进行数值计算。首先对舱内无任何隔板时液体晃荡作了模拟,并与相关文献中的实验结果进行了比较;然后在舱底中间设置一道不同形式的防晃隔板,对液体晃荡进行了计算。从结算结果看,本文提出的方法可以用于分析液舱内液体的运动和载荷,为设计合理的液舱结构形式提供理论依据。     

LNG罐箱运输船罐箱水运破损概率

为定量分析天然气罐箱运输的安全性,使用有限元计算软件ANSYS模拟液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)罐箱运输船和C型破损舱天然气运输船的碰撞过程。通过一系列算例得到不同尺度的天然气罐箱运输船和C型舱天然气运输船储罐临界能量的计算公式。基于长江实际船舶通航情况,设计蒙特卡洛法计算程序,对不同区段的C型舱天然气运输船和天然气罐箱运输船的储罐破损概率进行计算,比较在不同装载要求下天然气储罐的安全性。利用该研究成果可对我国天然气罐箱运输的装载标准进行修正,控制天然气罐箱运输中的安全风险。     

液舱内不同结构形式对晃荡的影响分析

采用光滑粒子水动力学法( SPH)对二维晃荡问题进行了计算和分析.研究了“I”型和“T”型2种结构形式对矩形液舱内液体晃荡的抑制效果.通过对不同隔板尺寸的对比研究,得到了隔板高度和宽度对晃荡的影响作用.数值分析结果表明,“I”型和“T”型种防晃结构在高度为水深的60％～80％时具有很好的防晃效果.对于“T”型防晃结构,...     

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。     

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。     

SPH求解器的开发及其在液舱晃荡数值模拟中的应用

本文提出一种改良的SPH固壁边界条件处理方法,并基于此开发适用于模拟液舱晃荡的数值求解器。采取该求解器对液舱晃荡现象进行数值模拟,结果与相关文献结果相当吻合,验证了其可靠性和准确性。在此基础上,通过计算分析横荡状态下不同隔板高度液舱晃荡时所产生的壁面压力和液体重心高度变化趋势,探讨了隔板高度对液舱晃荡的影响规律和物理机制,并为防荡隔板的设计提出合理建议。     

FPSO液舱晃荡与船舶时域耦合运动数值模拟

液舱晃荡对船舶运动产生的影响经常被忽略或线性化处理,而当液舱液量较低时,船舶运动与液舱晃荡耦合的非线性性是极为显著的。通过对加入液舱内液体粘性影响的时域方程进行求解,分析FPSO模型船舶与液舱晃荡耦合运动,并将求解结果与试验数据和频域方程求解结果进行对比。首先,采用Hydrostar软件基于频域势流理论得到水动力系数以及波浪载荷。然后,通过脉冲响应函数法(IRF)在时域积分得到波浪辐射力。最后,计算船舶与液舱晃荡耦合运动。一方面,通过CFD软件Fluent模拟液舱晃荡,获取晃荡所产生的力及力矩,并以外力形式加载于船体,得到船舶运动响应;另一方面,在船舶运动仿真计算结果的基础上求解液舱晃荡运动。结果显示:这种计算船舶与液舱晃荡时域耦合运动的方法较频域计算方法更为精确,且得到的船舶幅值响应算子(RAO)也符合试验结果。     

薄膜型LNG船晃荡冲击局部强度分析建模方法研究

为保证薄膜型LNG船(No96型)的营运安全,除绝缘箱外,还有必要对晃荡冲击载荷作用下船体结构进行局部强度分析.考虑到分析对象的不同,同时为了简化有限元模型和降低船体结构局部分析的计算工作量,针对船体结构局部强度分析中绝缘箱建模范围,树脂绳模拟方式以及绝缘箱网格基本尺寸提出了建议并进行了可行性验证.研究表明,建议方法可以在满足计算精度的前提下,极大减少船体结构局部强度分析的工作量,可为晃荡冲击载荷作用下薄膜型LNG船(No96型)船体结构局部强度分析及相关规范制定提供有效的参考.     

20英尺罐式集装箱铁路冲击试验

正20英尺罐式集装箱(以下简称"罐箱")是国际航运市场常见的储运设备,其市场需求大,应用范围广,衍生产品种类繁多,如20英尺近海罐箱、20英尺水泥罐箱以及内装指定物料的其他20英尺罐箱等。20英尺罐箱的设计须满足:(1)ISO 1496-3/Amd.1-2006《系列1集装箱技术要求和试验方法第3部分:液体、气体和加压干散货罐式集装箱(修订1:外部约束(纵向)动态试验)》;(2)加拿大CSA B625《运送     

独立B型LNG船液舱结构晃荡强度研究

采用直接计算法对170 000 m3LNG船的液舱晃荡强度进行评估。建立独立B型LNG船液舱有限元模型,按DNV相应规范计算晃荡载荷并进行结构安全评估。通过使用块单元和接地弹簧单元分别对垫块进行模拟,对比液舱结构在相同晃荡载荷作用下的响应,研究这2种模拟方式对独立B型LNG(SPB型)液舱结构晃荡强度分析的影响。分析结果可为独立B型LNG船(SPB型)的液舱结构晃荡强度评估、液舱结构优化提供有效依据,对同类LNG船的设计开发具有参考意义。     

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.     

基于ASME Ⅷ-1的罐箱强度手算校核方法

作为一种海陆运输工具罐箱依据《国际海运危险货物规则》（以下简称《国际危规》）相关标准进行设计,并接受船级社认证机构的认证。由于罐箱属于压力容器,故依据美国机械工程师协会（American Society of Mechanical Engineers,ASME）制定的《锅炉及压力容器规范》第Ⅷ卷第1册《压力容器建造规则》（以下简称ASMEⅧ-1）进行强度校核。通常情况下,企业依据ASME标准进行罐箱强度校核的方法是使用PV软件。为更准确且更直观地分析计算内容,快速地调整罐箱设计,本文提出基于ASMEⅧ-1的罐箱强度手算校核方法,从而为罐箱设计提供参考。     

20英尺罐式集装箱下侧梁失稳原因及优化设计方案

近年来,随着多式联运的发展,液体货物罐式集装箱(以下简称"罐箱")的市场需求量越来越大.在罐箱设计过程中,既要考虑罐箱运输的经济性,又要考虑罐箱运输的安全性.下侧梁作为罐箱框架结构的重要部件之一,对确保罐箱运输安全具有重要作用.本文分析20英尺罐箱下侧梁在外部纵向栓固试验中发生旁弯变形现象的原因,并提出下侧梁优化设计方案,以期为此类罐箱的设计生产提供参考.     

防波板平面四杆机构设计与实现

根据防波板的设计输入和基本要求,运用相对旋转作图法设计了平面四杆机构,确定了防波板传动装置的基本尺寸链。运用Pro/E软件进行了零件设计、装配和运动干涉检查。通过验证,防波板的四杆机构设计合理可行。     

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。     

独立B型LNG棱形液舱晃荡载荷数值分析

针对独立B型棱形液舱的结构特点,采用基于Hilber-Hughes-Taylor格式的隐式直接积分法求解液舱运动,应用VOF法求解流体晃荡,结合部分单元参数的概念处理棱形液舱边界,计算了计及弹性支撑效应的独立B型液舱晃荡。通过目标船计算,发现计及弹性支撑效应的液舱晃荡载荷会略大于不计及弹性支撑效应的晃荡载荷;通过不含内部构件弹性支撑液舱、含内部构件弹性支撑液舱和含内部构件非弹性支撑液舱晃荡的比较,分析了独立B型液舱晃荡载荷的特点以及内部构件对波面的限制作用。探讨的计算方法可为独立B型棱形液舱晃荡载荷的预报和分析提供一定的参考。     

铁路罐式集装箱冲击试验方法

<正>近年来,我国罐式集装箱(以下简称"罐箱")运输发展迅速,满足铁路运输要求的罐箱也呈现快速增长趋势。铁路罐箱不仅须通过铁路主管部门规定的冲击试验(以下简称"铁路冲击试验"),还须通过船级社规定的冲击试验(以下简称"动态撞击试验")。本文针对不同型号和尺寸罐箱进行铁路冲击试验和动态撞击试验实例研究,分别获得两种冲击试验结果和规律,并在此基础上结合试验经验,对罐箱耐冲击设计提出建议。     

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。     

MPS方法模拟三维圆柱形液舱晃荡问题

[目的]为了研究在单自由度横荡激励下,激励频率对液舱晃荡现象的影响,将移动粒子半隐式(MPS)方法应用于水平圆柱形液舱晃荡问题。[方法]基于改进的MPS方法和GPU并行加速技术,课题组将自主开发的无网格粒子法求解器MPSGPU-SJTU应用到三维圆柱形液舱晃荡问题中。首先,进行模型验证,对激励频率为一阶固有频率时的晃荡现象进行模拟。然后,在此基础上进行不同激励频率下的晃荡现象计算,并将激励频率在1.2 Hz的模拟结果与实验结果进行对比。最后,在此基础上模拟不同激励频率下液舱的横荡运动。[结结果]结果显示,MPSGPU-SJTU求解器能够较好地模拟圆柱形液舱内的液体晃荡现象,也能较为精确地计算液舱受力;当激励频率在固有频率附近时,晃荡现象十分剧烈,当远离固有频率时,晃荡会迅速变弱,液舱受力也随之迅速减小。[结论]所得模拟结果能够为圆柱形液舱的设计应用提供有效参考。