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《液化天然气船液舱晃荡数值模拟与试验研究new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第43卷第10期上海交通大学学报Vol.43No.102009年10月JOURNALOFSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITYOct.2009文章编号:100622467(2009)1021559205液化天然气船液舱晃荡数值模拟与试验研究蔡忠华,王德禹,李喆(上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海200030)摘要:以液化天然气船(LNG)液舱为研究对象,在3自由度液舱晃荡模拟装置上进行了模型试验.对不同装载率纵摇工况下液舱壁受到的压力进行了试验,并利用MSC.Dytran有限元软件,采用任意
2、拉格朗日2欧拉法(ALE)对液舱晃荡进行了数值模拟.试验和数值模拟结果表明:液舱运动频率在液体固有频率附近时液舱壁会受到很大的晃荡冲击压力,其压力时间历程呈非线性双峰特征;在远离液体固有频率时,液舱壁主要受到静水压力,晃荡现象不明显.关键词:液化天然气船液舱;晃荡;数据模拟;任意拉格朗日2欧拉法中图分类号:U661.73文献标志码:ANumericalSimulationandExperimentalStudyofSloshinginanLiquefiedNaturalGasTankCAIZhong2hua,W
3、ANGDe2yu,LIZhe(StateKeyLaboratoryofOceanEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030,China)Abstract:Pressurevariationsinamovingpartiallyfilledliquefiednaturalgas(LNG)tankwerecarriedoutnumericallyandexperimentally.MSC.DytranwitharbitraryLagrangeEuler
4、(ALE)wasusedtosimulatethesloshing.Thestudyshowsthenon2linearbehaviorofliquidsloshingintheLNGtank.Whenthefre2quencyofthetankmotionisclosetothenaturalfrequencyofthetankfluid,largesloshingamplitudescanbeexpected.Keywords:liquefiednaturalgas(LNG)tank;sloshing;nu
5、mericalsinulation;arbitraryLagrangeEuler(ALE)近十几年,随着国际市场天然气的大量需求,大别采用3D、2D模型对超大型油轮(VLCC)液舱进[3]型液化天然气船(LNG)被研制和开发.由于其液舱行晃荡仿真.Akyildiz等用有限差分法离散流体宽度大、装载深度高,液舱内液体的晃荡呈高度非线运动方程,VOF法追踪自由表面,计算了三维矩形性,航行过程中可能发生剧烈的晃荡,其引起的冲击舱内液体晃荡冲击压力.虽然各种数值计算方法已[426]压力对液舱壁结构存在着一定的安全隐患.
6、经提出,在某些方面取得了成功,但是试验研究国内外许多学者对液舱晃荡做了理论研究.方仍然是研究晃荡问题的一个重要手段.DNV船级社[1]33智勇等将Level2set方法应用于晃荡液体自由液对138@10mLNG2号液舱1B20、1B70两种比[7]面的追踪,结合其他数值方法模拟了二维液体晃荡例模型做了晃荡试验,研究了不同装载率、海况、[2]现象.娜日萨等基于MSC.Dytran有限元软件分舱内液体等对晃荡的影响,并给出了不同工况下液收稿日期:2008209211作者简介:蔡忠华(19822),男,上海市人,博士
7、生,主要研究方向为结构力学和试验技术研究.王德禹(联系人),男,教授,博士生导师,电话(Tel.):021262932290;E2mail:dywang@sjtu.edu.cn.1560上海交通大学学报第43卷舱受到晃荡冲击力的主要区域.后处理软件是MSC.Patran;MSC.Dytran软件主要本文基于MSC.Dytran有限元软件对LNG液适用于瞬时冲击、出现大变形、强烈非线性、流固耦舱进行了三维建模,计算了纵摇工况不同装载率下合等情况下的分析计算.液舱壁由于晃荡受到的冲击压力,并与试验结果进建模过程使用
8、MSC.Patran来完成,按照实船行了比较.尺寸建模(见图1).液舱内部的流体域采用欧拉六面体单元划分,共划分为1820个单元;液舱壁简化1数值计算模型为刚性,采用拉格朗日四面体单元划分,共划分为1.1控制方程904个单元.流体与结构采用ALE耦合算法,耦合空气假定为理想气体,其压力为面上2种网格节点重合,此时欧拉网格不再是空间p=(C-1)Qe(1)固定,而是可以随结构的移动而移动
