液体晃荡是指在外部激励作用下,部分装载的舱室内液体所产生的波动及其与舱壁结构相互作用的现象。特别当外部激励频率接近液舱的固有频率时,舱内液体会发生剧烈共振响应,可能会改变主结构的动态特性并带来潜在的安全风险。该问题在工程中的应用非常广泛,例如运输液化天然气的液舱和火箭燃料箱等。因此,研究晃荡液体的特性是非常有必要的。采用物理模型实验对水平简谐激励下的液体晃荡问题进行了研究。基于连续小波变换方法,研究不同液深、激励频率和激励振幅条件下,舱内液体晃荡的水动力特性。分析液舱侧壁上晃荡压力时间历程曲线的时频特性,得到了液舱侧壁静止液面处晃荡压力的时频变化规律。研究发现,压力的起始阶段和稳定阶段中,晃荡压力的主要频率成分为激励频率。衰减阶段中,晃荡压力的主要频率成分与液深和激励频率有关。基于势流理论和时域边界元方法建立了液舱晃荡数值模型。应用瞬时边界条件来跟踪大幅值自由表面变形。在模型中引入了一种人工粘性方法,使晃荡过程包含粘性耗散效应。研究了液舱中液体晃荡的完全非线性模拟。数值模型的粘性系数往往是经验性的,需要采用实验数据进行校准。为了可以自适应地校正相关的粘性系数,本文提出了一种基于反向传播神经网络的机器学习方法,并使用本文的物理模型试验构建的数据库对网络进行训练和测试。研究表明,反向传播神经网络预测模型可以高概率地准确预测非线性晃荡的粘性系数,在各种工况下都具有重现非线性晃荡过程的巨大潜力。基于线性和非线性两种方法,针对物理模型实验中出现的液舱制动时发生的压力突变现象进行了研究。考虑不同制动方式、粘性系数和制动时刻对发生压力突变现象的频率范围和压力突变幅值的影响进行了研究。研究发现,液舱的制动速度越快,粘性系数越小,压力突变现象越明显。不同激励频率范围内,引起压力突变现象的原因不同。非线性条件下,液舱中的压力突变现象比线性条件下更显著。