液体晃荡载荷与响应是载液船舶航行安全性评估的重要内容之一。本项目重点研究粘性流体晃荡与液舱结构相互耦合作用以及"液体晃荡/舱壁变形/船舶刚体运动"水弹性力学理论。主要工作及成果为1) 建立了基于有限体积法和流体体积法、CIP法的液体晃荡计算模型,拓展了数值预报方法;2)开展了液舱晃荡试验研究,揭示了有关晃荡运动特性;3)提出了液舱晃荡模型试验中晃荡载荷相似换算关系,并通过试验和数值研究的结果得到了验证;4) 建立了弹性结构与液舱晃荡相互耦合作用的计算模型。分析了液体与弹性防晃结构的相互耦合作用以及舱壁厚度、外部激励参数、装载率等因素对弹性液舱晃荡载荷与响应的影响;5)建立了船舶与海洋工程结构在内外流场作用下的完全非线性水弹性理论,推导了"液体晃荡/舱壁变形/船舶刚体运动"相互耦合作用方程,确定了具体求解方法;6)进行了载液船舶在波浪中船舶运动性能模型试验研究。得到了规则波和不规则波中船舶与液舱晃荡耦合运动的性能;7)数值预报了载液船舶的运动响应。预报结果和试验结果两者相当吻合,验证了所提出的数值模型。本项目所建立的理论和计算方法为预报载液船舶的载荷与运动提供了有效的研究手段。
英文主题词Liquid cargo ships; liquid sloshing; ship motions; hydroelasticity