载液船舱流体晃荡时域模拟研究

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 论文研究的意义及目的

1.2 液舱内液体晃动现象的研究方法

1.2.1 液舱晃荡的研究方法介绍

1.2.2 数值计算方法介绍

1.3 本文主要工作及创新点

1.3.1 本文主要工作

1.3.2 本文的创新点

第二章 液舱晃荡问题的数学问题

2.1 引言

2.2 坐标系的选取及运动量的描述

2.3 液舱晃荡数学模型及公式推导

2.3.1 函数在各个坐标中的相互转化

2.3.2 自由面动力学边界条件在坐标系之间的转化

2.3.3 自由面运动学边界条件在动坐标系下的表示

2.3.4 固壁条件

2.4 本章小结

第三章 二维带有可渗透隔板的液舱晃荡模拟与研究

3.1 引言

3.2 数学问题

3.2.1 液舱内流场的区域分划

3.2.2 方程的求解与多域边界元法的离散处理

3.2.3 自由面处理

3.2.4 方程(3-2)在边界上离散过程

3.2.5 物面条件

3.2.6 虚拟界面Γ_i 上的边界条件

3.2.7 可渗透隔板Г的物面条件

3.3 数值算例与分析

3.3.1 基于多域边界元方法的液舱流体晃荡模拟计算

3.3.2 液舱内置隔板高度及渗透率对晃荡的影响

3.4 本章小结

第四章 三维带有可渗透隔板的时域数值模拟及分析

4.1 引言

4.2 数学模型

4.2.1 自由面条件

4.2.2 固壁边界条件

4.2.3 虚拟界面Γ_i 上的边界条件

4.2.4 可渗透隔板边界条件

4.3 模型的离散

4.4 数值算例

4.5 结构对液舱内液体晃动自然频率影响的讨论与分析

4.5.1 宽度对液舱内液体晃动自然频率的影响

4.5.2 隔板高度对液舱内液体晃动自然频率的影响

4.5.3 液舱内隔板渗透率对液舱自然频率的影响

4.6 本章小结

第五章 无隔板梯形容器及方形容器的时域模拟及分析

5.1 引言

5.2 数学问题描述

5.2.1 自由表面条件

5.2.2 固壁边界条件

5.3 梯形容器单自由度运动的时域模拟

5.3.1 梯形容器尺度及网格划分

5.3.2 计算结果分析及对比

5.4 方形容器三自由度的时域模拟

5.4.1 液舱内液体自由面边界条件

5.4.2 固壁条件

5.4.3 模型的网格划分示意图

5.4.4 计算结果的比较与分析

5.5 本章小结

第六章 液舱晃荡和船舶运动的耦合

6.1 引言

6.2 数学问题

6.2.1 外部流域相关系数的求解

6.2.2 液舱内晃荡的数值模拟

6.2.3 耦合运动方程

6.3 数值算例

6.3.1 船舶运动响应分析

6.3.2 船舶运动与液舱内液体晃动耦合效应

6.4 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文