晃荡是一种常见的流体运动现象，通常发生在部分装满液体的液箱中。在各类运载工具中，几乎都有载液容器。尤其是船舶，除燃料舱外，还有液货舱。这些液舱在各种工作环境下的运动状况往往是影响其所在的运载器系统安全性的一个重要因素。 本文对晃荡问题研究的现状及发展动向作了较全面的回顾，认为：虽然在该领域中有待研究的内容很多，要使该领域的成果更好地用于工程问题，关键之一是要更好地建立起晃荡流场与结构的相互作用分析方法。该方法应能正确地反映流体粘性的影响；有进一步发展用于计算水面波浪翻卷、破碎、合并的潜力；能对低频晃动载荷与瞬态拍击载荷作统一的分析；能与一个复杂的结构系统结合起来作动力学分析。根据目前的研究状况和研究成果，其中有两个方面的问题值得关注和深入研究：一是液体晃荡与结构的相互作用，二是液体晃荡／舱壁结构动变形／波浪中船体运动三者的耦合分析。本文主要是针对第一个问题，选择流体体积法(VOF)作为晃荡流场的描述方法，对其作了必要的改进，进而与水弹性力学原理相结合，建立了计及粘性流体与弹性结构耦合作用的液体晃荡水弹性力学理论与分析方法。并探讨了有关的数值计算方法，及其在复杂动力学系统中的应用。 论文所做的具体工作如下： 1)对液体晃荡数值计算的边界条件作了深入的讨论，在此基础上，改进了现有VOF法，使其可处理大幅晃荡运动； 2)借助流场通度的概念，提出了处理流场内具有运动障碍物的计算方法； 3)根据所建立的液体晃荡数值计算方法，对刚性容器内液体晃荡特性进行了计算分析，既验证了方法的正确性，又揭示了相应物理现象的一些规律。计算内容包括自由晃荡、容器做强迫摇荡下的液体晃荡、微幅和大幅晃荡、不同防晃结构形式下降低晃荡的效果等； 4)建立了考虑与弹性结构耦合作用的粘性液体晃荡的水弹性力学理论，对结构主坐标方程中的广义力项进行了讨论，并建立了采用Admas-Bashforth预估校正法的结构运动方程求解方法； 5)基于晃荡与结构相互耦合作用的数值模型，计算分析了不同结构刚度下，弹 液体晃荡及其与结构的相互作用性容器内液体晃荡引起的结构响应特性，得到了一些规律性的结论； 6） 利用数值计算模型，以三峡工程升船机提升系统的1：30缩比模型为对象，把液体晃荡问题与船厢结构、提升缆绳这一复杂动力学系统结合在一起，既利用相似理论，进行了升船机提升系统的模型试验，又扩充前述的水弹性力学理论和计算方法，分析了系统的耦合运动特性。一 通过本文的工作，得到了下面一些结论 l）自由表面单元的速度边界条件，对液体晃荡计算来说是关键的因素之一。本文经过对现有VOF法速度边界条件的改进，避免了数值模拟大幅晃荡运动中，由于速度边界条件的不合适而导致数值计算的不收敛的问题。计算结果显示，该技术处理，对模拟大幅晃荡运动是合适的； 2）液体晃荡的幅度、频率与液体的粘性、液体的相对装载深度和容器的几何尺寸密切相关。液体粘性越大或装载深度越大，晃荡频率就相对降低。在不考虑液体－““”“”’“”“”’”『””’““””“”””’”’“————”“”““”—”一’”“”“’””“’一’””“—’“”—’—”t粘性时，浸没在液体中的物体对液体晃荡的频率、幅值几乎没有什么影响，但当物体穿出液面时，晃荡的频率相对加大。当考虑液体粘性时，流场中内部结构物，如隔板的存在会起到防晃的效果，这是由于旋涡导致能量耗散的缘故； 3）流场通度的概念与VOF法相结合时，可以直接应用规则矩形网格和己有的差分计算流场的技术，较好地处理流场内具有障碍物的液体晃荡问题，但对于流场内存在动障碍物时的计算结果有待进一步验证； 4）外界摇荡激励的频率对液舱内液体晃荡幅度的影响是相当大的。在其它条件＠相同的情况下，激励频率只要偏离液体晃荡的固有频率，晃荡幅度就迅速减小，相应的结构动力响应就大大降低，而且响应的频率成分也不一样。当激励频率接近晃荡的固有频率时，结构响应的频率成分相对其它激励要丰富得多。 5）在其它条件不变的情况下，改变结构的刚度，结构的响应就相应改变，当改变到一定的值（此值与晃荡的幅度有关），刚度的影响就不显著了。 6）结构的变形对液体的晃荡会产生影响，但变形不大且与稳定收敛的流场计算网格同量级时，影响程度不显著。 7）对于三峡工程的由水体、船厢结构、提升缆绳这一复杂动力学系统结合在一起的升船机提升系统，在正常匀速升降的情况下，系统的运行是相当平稳的。水体 雪的波动、船厢结构的应变和提升缆绳拉力的波动都不大。只是当某根提升缆突然断裂的情况下，系统才会出现较大的动力特性变化。从计算模拟结果看，提升缆的突然断裂，导致水体向断缆一侧倾斜，此时尽管缆绳安全，但若刚度不够，会导致水体溢出，这一后果有可能使系统失去功能。既然在某些突发扰动下，水体会向一侧倾斜，建议实际设计中应注意到