双壳油船碰撞结构损伤数值研究及液货泄漏量分析

《双壳油船碰撞结构损伤数值研究及液货泄漏量分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号UDC密级单位代码1Q竖l双壳油船碰撞结构损伤数值研究及液货泄漏量分析吴文锋指导教师吴宛青职称教授学位授予单位大连海事大学大连；l母争大字申请学位级别工学博士学科与专业轮机工程论文完成日期2012年9月论文答辩日期2012年11月答辩委员会主席NumericalStudyoftheCollisionStructureDamageofDoubleShellTankerandtheCargoLeakageAnalysisDissertatiqSubmittedissertationbmittedtoDal

2、ianMaritimeUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringbyWuWenfeng(MarineEngineering)ThesisSupervisor：ProfessorWuWanqingSeptember2012大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成硕士学位论文“双壳油船碰撞结构损伤数值研究及液

3、货泄漏量分析”。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、版权使用管理办法”，同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，

4、也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。不保密／(请在以上方框内打“、／，，)⋯糍：脚聊躲哭循日期：)口12年-1月习日创新点摘要1、基于通用软件ANSYS／LS．DYNA，建立了船舶碰撞模型，并对船舶碰撞损伤性能进行了数值计算，对船舶吨位、撞击角度及撞击速度进行了研究，提出了船舶内外壳破裂的临界速度计算公式，该公式对船舶安全速度的控制具有理论指导意义。2、基于VOF方法和Fluem软件，对双壳油船在静水中的液货泄漏过程进行了数值模拟，并对模拟结果进行了实验验证。研究表明，当舱内静压高于舱外时

5、，进入油舱中水的高度基本一致，接近内壳裂口距离舱底的高度；当舱内静压低于舱外时，破损货舱中液货的泄漏概率较小。3、提出了一种液货泄漏量的快速计算方法。研究表明，裂口高度、形状及面积是影响泄漏时间的主要物理参数。中文摘要摘要船舶碰撞是指船舶在可航水域发生接触而造成损害的事故，它所造成的后果往往是灾难性的。现阶段许多国家的研究员都在试图寻找研究避免船舶发生碰撞事故的方法。近年来，致使船舶碰撞事故不断发生的主要原因为人为因素的不可避免性。从船舶结构的角度而言，基于船舶碰撞安全性的考虑，船舶结构存在着许多改进和革新

6、的余地，然而改变船舶结构需要通过大量的模拟实验及实船验证，不仅所需时间长且需要耗费大量的人力物力财力。因此，为避免船舶碰撞，本文考虑从控制船舶航速来探寻避免或降低船舶碰撞事故后果的方法。在确定参与碰撞的船舶类型后，首先应用数值仿真方法对撞击参数(碰撞角度、位置、初速度等)的影响进行了比较研究，并对构件的损伤模式和吸能特性进行了细致的分析，并获得了舷侧结构碰撞力、结构吸能、损伤变形随位移变化的曲线，从而给出具有指导意义的一般性结论：球鼻突出型船艏对被撞击船所造成的危害甚为严重；相撞船舶吨位、撞击初速速度、初始

7、动能越大则对被撞击船的损害越大；垂直对中碰撞对被撞击船造成的损害是其它碰撞角度无法比拟的：除上述之外，撞击位置微小的改变将导致被撞击船整个舷侧结构破裂失效的时机发生明显的改变。基于撞击参数对船舶碰撞性能的影响，本文从定量化的角度考虑，对不同吨位双壳油船和散杂货船之间的碰撞进行了大量的数值实验，经研究表明：撞击角及相撞船舶吨位越大，导致被撞击船内外壳破裂所需的撞击船临界速度越小，通过对仿真结果的分析研究最终提出了撞击船致被撞击双壳油船内外壳破裂的撞击船临界速度计算公式。一旦对船舶航速控制失效，导致被撞击双壳油

8、船内壳破裂造成液货泄漏时，本文采用Fluent中的VOF模型以及压力速度耦合的PISO算法来模拟三维条件下的具有自由液面、互不相溶、油．水一气三相不可压缩的非定常流动。为更好地对双壳油船液货泄漏过程进行描述，本文首先通过物理实验，根据油面、水面及距离裂口高度等因素对液货泄漏过程进行观察研究，随后针对物理实验设计三组数值实验，并将二者所得过程及结果进行比对，通过对比可知，数值计算所得液货泄漏过程、泄漏时间及进入货油