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FPSO(Floating Production Storage and Offloading)能够对海底开采出来的石油进行初步加工及储存,被誉为“海上石油工厂”。然而由于风、浪、流等因素影响,船舶受到多个方向上的外界激励作用而发生运动,舱内液体随着船舶运动而发生晃荡现象,当外激频率接近舱内液体的低阶固有频率时,舱内液体会发生剧烈晃荡,液体晃荡产生的冲击压力可能会对液舱结构产生响应,严重时致使舱壁破损,是液舱结构设计的关键问题之一。针对主要影响船舶运动的横摇与纵摇的复合外界激励作用,研究弹性侧壁液舱内液体晃荡问题,主要工作如下:一、以30万吨级FPSO的中间液货舱为原型舱,以流动的油品作为研究对象,同时根据模型实验与原型实验中的动力相似原则,选择雷诺数与弗劳德数作为动力相似的相似准则数,选取合适的缩尺比建立物理模型舱,并根据雷诺数和弗劳德数推导出合适的实验油品,结合不同的实验目的设计实验。二、针对弹性侧壁液舱,研究低载液欠共振、共振以及超共振这三种典型工况下舱内液体的晃荡特征,主要分析自由液面波形演变过程、侧壁晃荡冲击压力时域及频域特征,并将结果与刚性液舱的实验结果进行对比,从而揭示液舱侧壁发生结构响应对液体晃荡的影响规律。三、针对外界复合激励与单一横摇激励作用,研究低载液与一般载液工况下舱内液体的晃荡特性,通过对比分析自由液面波形演变、侧壁与液舱顶部晃荡冲击压力的频域特征,得到复合激励对液体晃荡的影响规律。四、综合考虑外界复合激励作用与液舱侧壁发生结构响应的情况,针对不同外激频率和振幅以及载液率工况,研究复合激励下弹性侧壁液舱内液体晃荡问题,主要分析自由液面波形演变过程、侧壁晃荡冲击压力频域特征以及晃荡冲击压力空间分布特征来揭示复合激励下弹性侧壁液舱内液体晃荡特性。实验结果表明:在低载液工况、外界激励频率在一阶固有频率附近,复合激励作用下液舱侧壁受到较大的晃荡冲击压力,同时侧壁发生结构响应,改变舱内液体的运动周期,从而吸收舱内液体部分动能,导致侧壁受到的晃荡冲击压力峰值较刚性液舱侧壁受到的晃荡冲击压力会降低;针对单一横摇与复合激励作用,发现液舱侧壁受到的晃荡冲击压力与载液率相关,液舱顶部受到的晃荡冲击压力与外界激励频率相关;同时针对低载液与一般载液工况,研究复合激励下弹性侧壁液舱内液体晃荡问题,发现低载液工况,即载液率为30%时,液舱侧壁受到的晃荡冲击压力最大,自由液面附近舱壁与液舱顶部位置易受到较大的晃荡冲击压力,因此在设计液舱结构时这两部位要重点考虑。