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液舱流体晃荡的模型试验 被引量:25
1
作者 王德禹 金咸定 李龙渊 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第11期114-117,共4页
液舱晃荡问题是近年来液货船设计中十分关注的课题之一,它涉及到自由液面的大幅度运动等一系列非线性问题,因此在理论上具有较大的难度,试验研究显得至关重要.文中对已有针对船舶与海洋工程领域的典型液舱晃荡模拟试验进行了简要的... 液舱晃荡问题是近年来液货船设计中十分关注的课题之一,它涉及到自由液面的大幅度运动等一系列非线性问题,因此在理论上具有较大的难度,试验研究显得至关重要.文中对已有针对船舶与海洋工程领域的典型液舱晃荡模拟试验进行了简要的总结,并提出了今后应考虑的几个问题. 展开更多
关键词 船舶结构 波舱 晃荡 模型试验 液货船 设计
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LNG/LPG液舱晃荡研究进展综述 被引量:23
2
作者 朱小松 谢彬 喻西崇 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期229-236,共8页
对当前国内外运营的LNG/LPG运输船液舱的主要型式进行介绍。通过对液舱类型的分析,指出液舱晃荡为当前该领域的研究热点,并对近年来的液舱晃荡研究现状进行了阐述。最后提出了当前液舱晃荡研究中存在的问题和下一步的研究方向。
关键词 LNG LPG液舱 晃荡 数值模拟
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液舱晃荡的数值模拟 被引量:19
3
作者 祁江涛 顾民 吴乘胜 《船舶力学》 EI 北大核心 2008年第4期574-581,共8页
随着海上液化天然气的开采和卸载的发展,LNG船部分充满液舱的晃荡问题变得非常重要,成为一个重要的研究课题。文章采用VOF法对部分充满液舱的晃荡进行了数值模拟。结合动网格技术,针对二维矩形舱和三维立方体舱及薄膜型舱进行了计算。... 随着海上液化天然气的开采和卸载的发展,LNG船部分充满液舱的晃荡问题变得非常重要,成为一个重要的研究课题。文章采用VOF法对部分充满液舱的晃荡进行了数值模拟。结合动网格技术,针对二维矩形舱和三维立方体舱及薄膜型舱进行了计算。并将相关的横向力、波高和压力曲线与试验结果作对比,吻合较好。验证了此法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 晃荡 VOF 数值模拟 动网格
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基于改进VOF法的棱形液舱液体晃荡分析 被引量:18
4
作者 沈猛 王刚 唐文勇 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期1-9,共9页
为了提高传统VOF数值方法计算棱形液舱晃荡载荷的效率和改进对棱形液舱边界数值模拟的精度,首先采用部分单元参数概念,对传统的VOF方法进行数值改进。然后采用改进的VOF方法对棱形液舱模型在不同充装水平,不同横摇激励周期条件下进行数... 为了提高传统VOF数值方法计算棱形液舱晃荡载荷的效率和改进对棱形液舱边界数值模拟的精度,首先采用部分单元参数概念,对传统的VOF方法进行数值改进。然后采用改进的VOF方法对棱形液舱模型在不同充装水平,不同横摇激励周期条件下进行数值模拟,计算了舱内自由液面运动历程和舱壁各点冲击压力历程,并与实验结果进行了比较,得到与实验结果相一致的结论。同时通过网格敏感性分析,得到采用改进的VOF方法时的数值计算网格粗细对数值计算结果的精度影响较小的结论。 展开更多
关键词 船舶 船舶工程 部分单元参数 棱形液舱 晃荡 VOF方法
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基于SPH法的二维液体大幅晃荡数值模拟 被引量:18
5
作者 陈正云 朱仁庆 祁江涛 《船海工程》 北大核心 2008年第2期44-47,共4页
随着海上液化天然气的开采和卸载的发展,LNG船部分充满舱的晃荡问题变得非常重要,成为船舶力学研究热点课题。文中采用光滑质点水动力学方法对二维液舱内液体大幅晃荡问题进行了数值模拟。将计算得到的波面图与试验结果进行了对比,吻合... 随着海上液化天然气的开采和卸载的发展,LNG船部分充满舱的晃荡问题变得非常重要,成为船舶力学研究热点课题。文中采用光滑质点水动力学方法对二维液舱内液体大幅晃荡问题进行了数值模拟。将计算得到的波面图与试验结果进行了对比,吻合较好,验证了此法处理大幅晃荡问题的可行性。 展开更多
关键词 晃荡 液舱 光滑质点水动力学 数值模拟 波面
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用移动粒子半隐式法模拟液舱横摇晃荡现象 被引量:18
6
作者 潘徐杰 张怀新 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期1904-1907,共4页
应用移动粒子半隐式法(MPS)模拟了半满粘性液舱的横摇晃荡运动.模拟中每个时间步分为显示和隐式两步,控制方程中利用粒子与周围粒子之间的关系取代了传统方法中的差分项,利用粒子数密度的变化来判别自由表面.MPS法作为一种Lagrange数值... 应用移动粒子半隐式法(MPS)模拟了半满粘性液舱的横摇晃荡运动.模拟中每个时间步分为显示和隐式两步,控制方程中利用粒子与周围粒子之间的关系取代了传统方法中的差分项,利用粒子数密度的变化来判别自由表面.MPS法作为一种Lagrange数值方法,存在着粒子穿透现象.文中使用了一种防穿透方法,取得了较好的结果.结果表明,MPS法在复杂曲面的布点及自由表面的表现上有一定的优势. 展开更多
关键词 晃荡 横摇 粘性流体 不可压缩流体 移动粒子半隐式法
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移动粒子半隐式法晃荡模拟中的压力震荡现象研究 被引量:18
7
作者 潘徐杰 张怀新 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2008年第4期453-463,共11页
使用移动粒子半隐式法(MPS)模拟了液舱晃荡现象。模拟中选用了3种不同的典型核函数,结果表明,有限值的核函数更适合晃荡现象的模拟。针对由自由表面判定条件引起的压力震荡现象,本文使用了不同的自由表面判定条件,发现较小β能够减少由... 使用移动粒子半隐式法(MPS)模拟了液舱晃荡现象。模拟中选用了3种不同的典型核函数,结果表明,有限值的核函数更适合晃荡现象的模拟。针对由自由表面判定条件引起的压力震荡现象,本文使用了不同的自由表面判定条件,发现较小β能够减少由自由表面判定条件引起的压力震荡;进而使用面积-时间平均法处理压力震荡,取得了不错的效果。在面积平均法中,使用了一种权重式平均法,以减轻平均面积中存在压力畸点的影响;在时间平均法中,结果表明在合适的范围内,平均时间段越长,消除压力震荡的效果就越明显。 展开更多
关键词 晃荡 无网格法 移动粒子半隐式法(MPS) 压力震荡
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SPH固壁边界处理方法的改进 被引量:14
8
作者 龚凯 刘桦 王本龙 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2008年第4期507-514,共8页
提出一种适用于光滑质点水动力学(SPH)方法的改进的边界处理方法。在这种方法中,边界粒子的压力可通过其周围的流体粒子的压力插值得到,从而改进了耦合边界法在边界上压力不准的问题。运用这种改进的边界处理方法模拟了二维方形水箱中... 提出一种适用于光滑质点水动力学(SPH)方法的改进的边界处理方法。在这种方法中,边界粒子的压力可通过其周围的流体粒子的压力插值得到,从而改进了耦合边界法在边界上压力不准的问题。运用这种改进的边界处理方法模拟了二维方形水箱中的非线性晃荡问题以及二维楔形体自由入水问题。模拟结果与实验结果吻合较好,证明了此改进的边界处理方法是有效的。 展开更多
关键词 光滑质点水动力学(SPH) 边界处理 晃荡 人水
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FLNG液化工艺的关键技术 被引量:16
9
作者 李玉星 朱建鲁 王武昌 《油气储运》 CAS 北大核心 2017年第2期121-131,共11页
FLNG(LNG Floating Production Storage and Offloading Unit)液化工艺的关键技术包括液化工艺的选择、晃荡条件下工艺及关键设备的适应性,其对装置的投资、运行稳定性及安全产生很大的影响。根据海上工艺设计标准,对不同液化流程进行比... FLNG(LNG Floating Production Storage and Offloading Unit)液化工艺的关键技术包括液化工艺的选择、晃荡条件下工艺及关键设备的适应性,其对装置的投资、运行稳定性及安全产生很大的影响。根据海上工艺设计标准,对不同液化流程进行比选,分别建造氮膨胀和混合制冷剂两套液化实验装置,并开展晃荡实验,验证工艺及关键设备的海上适应性,实验结果表明:晃荡工况下,丙烷预冷双氮膨胀工艺和双混合制冷剂工艺的液化和处理能力均能保持较高水平,前者适用于处理量小且海况恶劣的海域,后者适用于处理量大且海况平稳的海域;壳侧降膜流动的不稳定性是导致绕管式换热器适应性较板翅式换热器低的主要因素;倾斜和横摇会在较大程度上降低填料塔内液体分布均匀性及传质性能;共振周期直接影响薄膜型液舱的装满度,横摇会提高气液两相分离过程的平衡程度;晃荡对膨胀机工作性能无影响。 展开更多
关键词 FLNG 天然气液化 晃荡 绕管式换热器 板翅式换热器 填料塔 分离器 膨胀机
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液化天然气船液舱晃荡数值模拟与试验研究 被引量:14
10
作者 蔡忠华 王德禹 李喆 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1559-1563,共5页
以液化天然气船(LNG)液舱为研究对象,在3自由度液舱晃荡模拟装置上进行了模型试验.对不同装载率纵摇工况下液舱壁受到的压力进行了试验,并利用MSC.Dytran有限元软件,采用任意拉格朗日-欧拉法(ALE)对液舱晃荡进行了数值模拟.试验和数值... 以液化天然气船(LNG)液舱为研究对象,在3自由度液舱晃荡模拟装置上进行了模型试验.对不同装载率纵摇工况下液舱壁受到的压力进行了试验,并利用MSC.Dytran有限元软件,采用任意拉格朗日-欧拉法(ALE)对液舱晃荡进行了数值模拟.试验和数值模拟结果表明:液舱运动频率在液体固有频率附近时液舱壁会受到很大的晃荡冲击压力,其压力时间历程呈非线性双峰特征;在远离液体固有频率时,液舱壁主要受到静水压力,晃荡现象不明显. 展开更多
关键词 液化天然气船液舱 晃荡 数据模拟 任意拉格朗日-欧拉法
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晃荡条件下氮膨胀液化过程冷箱运行可靠性 被引量:13
11
作者 朱建鲁 李玉星 +3 位作者 王武昌 刘永浩 谢彬 喻西崇 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期1183-1190,共8页
为了验证LNG-FPSO液化工艺及其核心设备——液化冷箱在海上晃荡条件下运行的可靠性,建造了小型撬装天然气液化装置,并通过冷箱的纵荡和横摇实验,对不同工况下板翅式换热器、膨胀机和分离器的工作性能及整体工艺系统的运行效果进行了分... 为了验证LNG-FPSO液化工艺及其核心设备——液化冷箱在海上晃荡条件下运行的可靠性,建造了小型撬装天然气液化装置,并通过冷箱的纵荡和横摇实验,对不同工况下板翅式换热器、膨胀机和分离器的工作性能及整体工艺系统的运行效果进行了分析。结果表明,晃荡条件下冷箱运行可靠,设备具有较强的抗晃动能力,带预冷的氮膨胀液化工艺可以适用于目标气田的海况;膨胀机水平安装可以减小晃荡的影响;横摇会提高气液两相分离过程的平衡程度及液相的蒸发率;横摇是对FPSO装置影响最大的运动形式,将工艺设备布置在船体的中轴线上可以减小设备晃荡的幅度。 展开更多
关键词 LNG-FPSO 冷箱 晃荡 板翅式换热器 膨胀机 分离器
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焊接残余应力对Invar钢疲劳寿命影响分析 被引量:13
12
作者 赵东升 吴国强 +2 位作者 刘玉君 刘文 纪卓尚 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期93-95,108,共4页
利用有限元软件MSC.Marc计算了液化石油天然气船液舱Invar钢薄膜的焊接温度场和残余应力场,并计算了焊接残余应力与液体晃荡压力耦合条件下焊缝处的疲劳寿命.结果表明,焊缝表面中心线上的节点的纵向残余应力可达298.1 MPa左右,焊缝纵向... 利用有限元软件MSC.Marc计算了液化石油天然气船液舱Invar钢薄膜的焊接温度场和残余应力场,并计算了焊接残余应力与液体晃荡压力耦合条件下焊缝处的疲劳寿命.结果表明,焊缝表面中心线上的节点的纵向残余应力可达298.1 MPa左右,焊缝纵向残余应力的峰值可达328.3 MPa左右,高于Invar钢的室温屈服强度280.1 MPa.由于焊接残余应力的存在,Invar钢薄膜焊缝的疲劳寿命约由2.1×106降低到1.7×105. 展开更多
关键词 INVAR 焊接残余应力 晃荡 疲劳寿命
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舱内晃荡对船舶横摇影响的数值分析 被引量:7
13
作者 李谊乐 刘应中 缪国平 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期6-9,共4页
利用两相流模型对带自由面的流动问题进行了数值模拟,计算了舱内水体晃荡对水舱横摇运动的影响.利用计算流体力学软件CFX-4,模拟了舱体大幅横摇时水的晃荡、翻卷和重入.通过对不同舱内水深、不同摇幅的水舱强迫和自由晃荡问题的数值计算... 利用两相流模型对带自由面的流动问题进行了数值模拟,计算了舱内水体晃荡对水舱横摇运动的影响.利用计算流体力学软件CFX-4,模拟了舱体大幅横摇时水的晃荡、翻卷和重入.通过对不同舱内水深、不同摇幅的水舱强迫和自由晃荡问题的数值计算,发现舱内水深对晃荡力矩有重要影响,在给定的计算频率下,浅水的影响比深水更大. 展开更多
关键词 晃荡 两相流 自由面 数值分析 船舶
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频域范围内液舱晃荡对FLNG运动影响的研究(英文) 被引量:12
14
作者 赵文华 胡志强 +1 位作者 杨建民 魏跃峰 《船舶力学》 EI 北大核心 2011年第3期227-237,共11页
FLNG是一种新型的浮式海洋结构物,其外形与FPSO相似并配备天然气的液化装置以及LNG储罐。FLNG概念的出现使得海上边际油气的开发不再依赖于长距离的管道运输,从而节约了此类油气田的开发成本。文中基于WADAM并针对液舱晃荡与船体运动之... FLNG是一种新型的浮式海洋结构物,其外形与FPSO相似并配备天然气的液化装置以及LNG储罐。FLNG概念的出现使得海上边际油气的开发不再依赖于长距离的管道运输,从而节约了此类油气田的开发成本。文中基于WADAM并针对液舱晃荡与船体运动之间的相互影响进行了频域范围内的研究,在研究过程中将液舱内湿表面包含于船体外湿表面中从而形成一个统一的边界表面。通过计算得出考虑液舱晃荡与忽略液舱晃荡两种情况下的六自由度运动的RAO。对于两种情况下的计算结果进行分析研究,从而得到液舱晃荡对船体运动影响的重要规律。 展开更多
关键词 大型浮式液化天然气船 晃荡 耦合分析 自由表面
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FLNG绕管式换热器晃动实验分析 被引量:11
15
作者 朱建鲁 常学煜 +6 位作者 韩辉 李玉星 孙崇正 董龙飞 杨洁 陈杰 曾伟平 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期3358-3367,共10页
浮式液化天然气生产储卸装置(FLNG,又称LNG-FPSO)是一种用于海上天然气田开发的浮式生产装置。由于FLNG装置海上作业的特殊环境,FLNG液化工艺不仅要实现最基本的天然气液化功能,还需考虑海上恶劣的环境条件对FLNG液化工艺的影响。海洋... 浮式液化天然气生产储卸装置(FLNG,又称LNG-FPSO)是一种用于海上天然气田开发的浮式生产装置。由于FLNG装置海上作业的特殊环境,FLNG液化工艺不仅要实现最基本的天然气液化功能,还需考虑海上恶劣的环境条件对FLNG液化工艺的影响。海洋中海浪的波动对液化系统中的关键设备——换热器影响较大。为了研究绕管式换热器在海上晃荡条件下的性能,通过建立双混合制冷剂液化工艺小试实验装置,进行绕管式换热器实验装置的晃动实验。结果表明实验装置晃动时,节流阀节流前压力降低,节流后压力升高,节流阀的节流效果变差,绕管式换热器换热效果变差。换热器的换热效果受到晃动的方向和FLNG中设备安装方向的耦合影响,倾斜工况下换热器换热效果受影响最大,受横摇影响较纵摇影响大。 展开更多
关键词 实验验证 晃荡 绕管式换热器 LNG-FPSO 天然气 液化 气液两相流
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速度突变情况下液化天然气船液舱内晃荡问题的仿真 被引量:9
16
作者 丁仕风 唐文勇 张圣坤 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期919-923,共5页
主要研究了液化天然气(LNG)船在突然变速情况下液舱内晃荡问题.基于计算流体力学软件,采用VOF(volume-of-fluid)法对舱室内液体晃荡问题进行了仿真研究,描述了液体发生晃荡时自由液面的变化、流体质点的运动轨迹和速度矢量、流场内压强... 主要研究了液化天然气(LNG)船在突然变速情况下液舱内晃荡问题.基于计算流体力学软件,采用VOF(volume-of-fluid)法对舱室内液体晃荡问题进行了仿真研究,描述了液体发生晃荡时自由液面的变化、流体质点的运动轨迹和速度矢量、流场内压强的分布,计算了晃荡对船体结构反作用力随时间的变化规律,在此基础上提出了降低晃荡的构想———在舱室合理位置加设合适的阻流板,并进行了对比分析. 展开更多
关键词 液化天然气船 晃荡 流体体积 有限元法
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拓扑优化技术在抑制流体晃荡中的数值模拟研究 被引量:7
17
作者 卫志军 申利敏 +2 位作者 关晖 孙铭婧 吴锤结 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2021年第1期49-57,共9页
流体晃荡问题广泛存在于船舶与海洋工程领域,任何部分载液的储罐运载装备在运动过程中均存在晃荡问题.当外界激励频率接近液舱内流体自由液面的固有频率时,很容易产生剧烈的晃荡,产生极大的冲击力,进而引起结构损害.因此,研究有效的减... 流体晃荡问题广泛存在于船舶与海洋工程领域,任何部分载液的储罐运载装备在运动过程中均存在晃荡问题.当外界激励频率接近液舱内流体自由液面的固有频率时,很容易产生剧烈的晃荡,产生极大的冲击力,进而引起结构损害.因此,研究有效的减晃方案,以抑制流体晃荡带来的冲击具有重要意义.该文研究了基于自主研制的数值程序模拟长方体液舱内的流体晃荡问题.该数值程序采用有限差分法求解均质不可压缩的三维非定常Navier⁃Stokes方程,利用VOF/PLIC方法对自由液面进行捕捉,并结合基于最优控制理论的拓扑优化程序对液舱内隔板进行优化设计.数值计算了液舱内固定形状的双隔板以及拓扑优化的双隔板的晃荡问题,分析了增设双隔板后流场的运动学和动力学特性.结果表明,拓扑优化后的双隔板抑制流体晃荡的效果更好,为船舶与海洋工程领域和航空航天领域中的晃荡问题提供了一种新的研究思路. 展开更多
关键词 晃荡 拓扑优化 晃荡抑制 隔板
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粘性流体晃荡与弹性结构的相互耦合作用(英文) 被引量:9
18
作者 朱仁庆 方智勇 吴有生 《船舶力学》 EI 北大核心 2006年第3期61-70,共10页
提出了处理粘性流体晃荡与弹性结构相互耦合作用的理论及相应数值计算方法。流体运动采用N-S方程描述,控制方程采用有限差分法离散,并由超松弛迭代法求解。液体自由表面通过流体体积法进行重构。为了考虑液舱结构变形对液体晃荡的影响,... 提出了处理粘性流体晃荡与弹性结构相互耦合作用的理论及相应数值计算方法。流体运动采用N-S方程描述,控制方程采用有限差分法离散,并由超松弛迭代法求解。液体自由表面通过流体体积法进行重构。为了考虑液舱结构变形对液体晃荡的影响,应用了FAVOR技术。由此建立了描述液体晃荡与结构相互耦合作用的水弹性理论,并由相应的计算方法进行了系列运算,以考察二维液舱不同结构刚度对液体晃荡的影响。计算结果有助于进一步理解此类问题的物理现象。 展开更多
关键词 数值计算 粘性流体 晃荡 弹性结构 耦合作用 FAVOR技术
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独立B型LNG船液舱结构晃荡强度研究 被引量:9
19
作者 陈潜 刘俊 唐文勇 《舰船科学技术》 北大核心 2015年第9期12-15,共4页
采用直接计算法对170 000 m3LNG船的液舱晃荡强度进行评估。建立独立B型LNG船液舱有限元模型,按DNV相应规范计算晃荡载荷并进行结构安全评估。通过使用块单元和接地弹簧单元分别对垫块进行模拟,对比液舱结构在相同晃荡载荷作用下的响应... 采用直接计算法对170 000 m3LNG船的液舱晃荡强度进行评估。建立独立B型LNG船液舱有限元模型,按DNV相应规范计算晃荡载荷并进行结构安全评估。通过使用块单元和接地弹簧单元分别对垫块进行模拟,对比液舱结构在相同晃荡载荷作用下的响应,研究这2种模拟方式对独立B型LNG(SPB型)液舱结构晃荡强度分析的影响。分析结果可为独立B型LNG船(SPB型)的液舱结构晃荡强度评估、液舱结构优化提供有效依据,对同类LNG船的设计开发具有参考意义。 展开更多
关键词 独立B型LNG船(SPB型) 晃荡 垫块模拟 液舱结构
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矩形液舱横荡流体载荷的Fluent数值模拟 被引量:9
20
作者 张书谊 段文洋 《中国舰船研究》 2011年第5期73-77,共5页
采用CFD软件Fluent对二维矩形液舱不同舱内水深、不同激振频率时的横荡进行数值计算,并将数值结果与实验结果进行比较。结果表明,Fluent可以模拟自由面的翻卷和破碎运动现象,其对于距自由面较深点处流体载荷的计算结果与实验值相符合,... 采用CFD软件Fluent对二维矩形液舱不同舱内水深、不同激振频率时的横荡进行数值计算,并将数值结果与实验结果进行比较。结果表明,Fluent可以模拟自由面的翻卷和破碎运动现象,其对于距自由面较深点处流体载荷的计算结果与实验值相符合,但对于自由面附近点,尤其是舱顶上点处的砰击载荷,其计算结果与实验值差别较大。因此,对大幅晃荡的数值模拟仍需进一步研究。 展开更多
关键词 晃荡 数值模拟 FLUENT VOF
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