波浪載荷作用下海洋儲油平臺液體晃蕩仿真模擬.pdf

1、液艙晃蕩問題常常存在于裝有液容器的運載工具或工程結構物中，例如船舶的液貨艙、燃油艙以及海上儲油罐等。隨著石油開發(fā)力度的不斷加大，出現(xiàn)了導管架儲油平臺等，因此，導管架儲油平臺的儲油艙內也存在液體晃蕩問題。當液艙的激勵頻率與艙內液體固有振動頻率相近的時候，液體對艙壁結構產(chǎn)生強烈的沖擊力，長時間作用會損壞艙壁結構。所以，液體晃蕩載荷的分析及其對艙壁結構的作用成為導管架儲油平臺研發(fā)、設計時需考慮的問題之一。
　　 晃蕩問題是非常復雜的液

2、體流動現(xiàn)象，它具有很強的非線性和隨機性特征，是典型的流固耦合問題。影響晃蕩的因素很多，如：液艙的形狀及尺寸、內部構件、液體裝載率、液體屬性等。本文研究的主要內容是通過得到導管架儲油平臺在波浪中的響應，以此作為激勵，運用LS-DYNA程序，對導管架儲油平臺的儲油艙液體晃蕩情況進行仿真模擬，并討論了不同裝載率、不同激勵頻率等對液體晃蕩的影響，主要工作內容如下：
　　 首先，本文闡述了研究晃蕩的三種方法，并討論了它們的優(yōu)缺點，從流體運

3、動方式的描述、控制方程的離散以及自由液面的追蹤這三個方面詳細闡述了數(shù)值模擬方法的原理。重點討論了基于有限差分法的晃蕩分析的原理、步驟及響應的特點。
　　 其次，闡述了利用半經(jīng)驗半理論的莫里森方程及Airy線性波理論推導出線性化波浪力力譜，然后通過動力響應分析得到導管架儲油平臺的最大位移響應，以此作為晃蕩數(shù)值模擬的激勵條件。
　　 最后，利用LS-DYNA分析了導管架儲油平臺液艙不同裝載率水平下的晃蕩，得到了晃蕩動壓力時程