《波浪作用下大型LNG艙內液體晃蕩及隔板減晃機理研究》是依託河海大學，由薛米安擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：波浪作用下大型LNG艙內液體晃蕩及隔板減晃機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：薛米安
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
液體晃蕩是指帶有自由液面的流體在容器中的受迫運動，它是海岸、海洋及船舶工程領域的前沿課題之一。本項目將基於能夠處理出水結構物與自由面紊流相互作用的虛擬邊界力VBF法，開發一個用於模擬帶有隔板的儲液容器在波浪作用下以任意六個自由度作受迫運動的全三維液體晃蕩數值模型，模型同時能夠精確模擬非線性液體晃蕩產生的自由液面破碎情況。利用不規則波造波機系統設計建立兩自由度運動的液體晃蕩試驗裝置，進行液體晃蕩試驗研究用於驗證數值模型。同時我們將利用數值模擬和模型試驗相結合的方法，系統開展波浪作用下大型LNG艙內液體晃蕩特性及隔板減晃機理研究，揭示不同類型晃蕩波的產生機理、晃蕩壓力在容器內壁、頂部及角隅的分布規律和不同類型隔板的減晃機理。研究工作可以增加對真實海況作用下LNG艙內非線性液體晃蕩規律的認識，提出能夠最大限度減小液體晃蕩的最佳化設計方法，提升大型LNG船等儲液容器的設計理念。
結題摘要
採用物模試驗與數值模擬方法對運動容器內的液體晃蕩特性、隔板減晃效果及作用機理進行了系統深入的研究。提出了一種在固定笛卡爾坐標繫上處理複雜形狀結構物的新方法-虛擬邊界力法，同時解決了虛擬邊界力法與自由液面追蹤方法“流體體積”法的耦合問題，建立了能夠在非慣性坐標繫上模擬任意六個自由度激勵下的液體晃蕩問題的全三維數值模型。自主設計建立了以不規則波造波機為驅動裝置的液體晃蕩試驗研究平台，組建了以壓力感測器、浪高儀、位移感測器、加速度感測器、高速攝像機為主要設備的量測系統。開展了簡諧波與不規則波作用下的液體晃蕩特性物模試驗研究，利用獲得的試驗數據及理論解對發展的數值模型進行了系統的驗證。闡明了變參數條件下隔板的減晃效果，揭示了不同晃蕩波的生成機制及隔板減晃作用機理。本項目中建立的三維數值模型可套用於預測劇烈液體晃蕩引起的極限壓力載荷在液艙內的分布規律，為解決工程中的液體晃蕩問題及減晃措施提供了支撐。
