论文部分内容阅读
液舱晃荡对于液化天然气船(LNG)、油矿组合船(OBO)、散货船以及在海上油轮、液态运载火箭等液体运输系统而言极为重要。液体晃荡与各种实际应用和工程问题有关,如船桥液舱的运动,飞行过程中液体燃料在飞机上的运动,以及大型储液罐在地震作用下的响应等。若外激励周期接近或等于舱内液体的固有周期,则液舱内的液体运动可能会被高度放大,大幅度的液体晃荡会导致固体结构上产生比较高的局部压力以及大的总力,可能是使结构不稳定性的直接原因,甚至导致整个系统产生致命破裂,对生命造成威胁。同时,对液舱晃荡特性的研究也会有助于结构的优化设计。底部带隔板的矩形液舱是常见的装载液体的结构,研究底部带隔板的矩形液舱晃荡问题具有重要的实际工程意义。本文基于线性势流理论,应用分离变量法研究了在外激励的作用下二维带隔板的矩形液舱的液舱晃荡问题。通过将矩形液舱流域划分为各个子流域,利用分离变量法求解Laplace控制方程,结合不同流域对应不同的物面条件和底部条件,得到各子流域的速度势含有未知系数的级数解,最后根据线性自由面条件、法向速度连续性和压力连续性以及对无穷级数进行截断处理,从而建立线性方程组和求解表达式中的未知系数。通过求解过程中的恒等关系,验证解析求解过程的正确性,本文将计算的液舱运动响应结果与其他学者的计算结果进行对比,分析其异同,并验证了本文解析方法的准确和可靠性。本文第二章中的隔板固定在液舱底部的中部,液舱进行微幅往复平动,重点研究液舱的隔板高度、位置和液舱内液体共振频率的关系,外激励频率对波型的影响,以及研究通过改变隔板高度和位置达到抑制自由液面升高的机理。第三章在第二章研究的基础上,强迫隔板进行微幅摆动,应用线性叠加原理,通过改变隔板强迫运动的初相位角和最大摆角,达到抑制波面升高的目的。第四章中的隔板进行自由摆动,基于牛顿第二定律,求解隔板自由运动时的角速度,计算隔板自由摆动产生的运动响应,研究隔板自由运动对液舱晃荡的影响。