论文部分内容阅读
船舶在海上航行时会因为碰撞或搁浅发生破损,会危及人员安全以及造成较大的经济损失,特别是对于载有液货或燃油的船舶发生破损,还会对海洋环境造成极大破坏。本文主要研究一种能快速模拟带有液油舱室的船舶发生破损后舱内液货与外部海水在各舱室的流动以及在此过程中船体运动的时域计算方法。本文将求解复杂舱室空舱进水的压强修正法进一步扩展使其可模拟复杂液油舱室破损流动过程,对于上下排列以及左右排列的带有液油舱室的两舱模型,其数值计算结果均与实验结果吻合很好;对于左右排列的两舱模型,其计算结果与FLUENT计算结果吻合很好,且计算时间仅为FLUENT计算时间的1/4200,因此,验证了此扩展方法的准确性与快速性。然后结合压强修正法分别应用两种方法求解船舶破损进水过程中的运动情况:一种是基于准静态法通过求解船体浮态平衡方程求得船舶在静水中发生破损后每个进水时刻船体的浮态从而对整个进水过程船体的运动进行时域模拟;另一种是考虑船体惯性力(矩),通过求解三自由度运动微分方程求得船体在静水以及波浪中发生破损后船体的运动响应。结合扩展的压强修正法分别应用上述两种求解船体运动的方法时域模拟某双壳油船内外壳同时发生破损后流体的流动过程以及船体的运动情况,并将其在静水中发生破损后的计算结果与FLUENT计算结果进行对比,结果吻合较好,且其计算时间远远小于FLUENT计算时间。对于有波浪的情况,根据完整双壳油船横摇幅频响应曲线选取最危险的波浪频率,计算得到油船在此波频的横浪下发生破损后流体流动及船体运动情况。