天然气的主要成分是甲烷,具有无色无味、热值高和燃烧稳定的特点,而且比重轻于空气,易挥发,不宜积聚。液化天然气(简称LNG)的体积为同量天然气的1/625,而且是清洁、高效和安全的能源。随着经济向新常态的转型,能源开发的增速进一步下降,同时能源结构也在变革,对清洁能源的需求正进一步增加。对天然气需求增加,油气开发逐渐从近海走向深海,浮式液化天然气生产储卸装置(简称FLNG)与LNGC搭配使用,可以实现深海和边际气田的规模性和经济性的开发,并有效地减少将天然气输送至市场所需的成本和时间。在海上,无论是浮式液化天然气生产储卸装置,还是液化天然气运输船,当载液舱内的液化天然气出现部分装载工况时,都不可避免地遇到液舱晃荡问题。晃荡是在外界激励下产生的舱内液体自由表面的波动现象,它具有强烈的非线性和随机性。当外界激励频率接近自由液面的一阶固有频率时,晃荡最为剧烈,由此对舱壁产生巨大的全局和局部载荷,进而会导致船体倾覆。随着薄膜型液舱的普及化和大型化,有必要且迫切需要开展针对薄膜型液舱晃荡的制荡研究。基于浮式防波堤消波的原理,在液舱内靠近纵向舱壁填加两个浮板,通过支撑浮板的光滑轨道与液舱相连,该浮板可以根据液面的波动而上下浮动,适用于不同载液率的液舱制荡,有较好的应用前景。本文开展了带有实体浮板的液舱制荡的模型试验研究,对于三个载液率且两个激励振幅下,包括一阶、三阶和五阶固有频率的一系列激励频率的作用下,进行了波面追踪和沿液舱纵向舱壁冲击压力的数据采集,通过与未填加实体浮板的光滑液舱结果进行对比分析,填加实体浮板后,沿着液舱纵向舱壁的冲击压力得到显著地减小,且波面也变得平稳光滑,沿着液舱纵向舱壁的爬高也随之得到明显地减小。在非惯性坐标系下,基于ANSYS FLUENT的六自由度方法和动网格模型,将作用于液舱的横摇外界激励转化为动量源项附加于流体上,进行了带有实体浮板液舱晃荡的数值模拟,得到的波面演变,以及沿着液舱纵向舱壁冲击压力,并与上述模型试验的结果进行了对比验证。之后,预测了液舱内流场的分布,进一步分析了带有实体浮板制荡液舱的制荡机理。在保证制荡效果的前提下,同时减小液舱晃荡作用下支撑浮板三折轨道的受力,对实体浮板进行了优化,开展了带有开孔浮板液舱晃荡的模型试验研究,采用的工况与带有实体浮板的模型试验相同,文中对于一排孔、三排孔和七排孔三种实积比(即静水位下实体部分面积与静水位下浮板总面积之比)的开孔浮板分别进行了模型试验,得到了舱内波面演变和沿着液舱纵向舱壁的冲击压力。试验结果显示,一方面,随着实积比的减小,开孔浮板的质量也相应地减小,制荡效果有稍许减弱,但与未填加浮板的液舱晃荡相比,制荡效果还是非常明显的;另一方面,随着实积比的减小,开孔浮板断面的过流能力也会相应地增加。在非惯性坐标系下,基于ANSYS FLUENT数值模拟了带有开孔浮板的液舱晃荡问题。为了能够合理地再现液舱晃荡现象,同时也能够节省计算时间,文中对开孔浮板的建模进行了简化。在保证开孔浮板质量和实积比相同的前提下,将孔隙放置于静水位下部。通过与上述模型试验的结果对比显示,数值模拟得到的波面,以及纵向舱壁上压力测点的冲击压力时历与模型试验结果较吻合。预测的舱内流场分布也进一步说明了带有开孔浮板制荡液舱的制荡机理。本论文的研究成果,可以作为科研和生产部门的一种制荡措施,同时可以进一步优化,以达到用于生产实际的目的;与此同时,本文提供的试验结果和数值结果,也可以作为验证数学模型的原始资料和对比资料;基于ANSYS FLUENT的数值模拟及相关方法,可形成稳定可靠的数值预报手段,为液舱晃荡及制荡研究提供一种有效的辅助和扩展手段。