LNG船液舱晃荡数值模拟

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1、第24卷第1期江苏科技大学学报(自然科学版)Vol_24No．12010年2月JournalofJiangsuUniversityofScienceandTechnology(NaturalScienceEdition)Feb．2010LNG船液舱晃荡数值模拟朱仁庆，侯玲(江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江212003)摘要：为了研究船的液舱晃荡问题，基于CFD软件Fluent，计算、分析了LNG实船液舱内液体的三维晃荡特性．首先通过与试验数据的比较，验证了三维数值模型的正确性，分析了网格等要素对监测壁面压力的影响

2、．其次通过数值模拟，分析了舱长变化对液体晃荡的影响，说明了三维研究的必要性．最后对LNG船的液舱晃荡进行了三维数值模拟．结果表明，数值计算模型可行，能准确揭示晃荡中的各种现象．关键词：液体晃荡；LNG船；数值模拟中图分类号：U661．3文献标志码：A文章编号：1673—4807(2010)O1—0001—06NumericalsimulationofliguidsloshinginthetanksofLNGcarrierZhuRenqing，HouLing(SchoolofNavalArchitectureandOcea

3、nEngineering，JiangsuUniversityofScienceandTechnology，ZhenjiangJiangsu212003，China)Abstract：BasedonCFDsoftwareFluent。three．dimensionalsloshingcharacteristicsinthetanksofLNGcarrierwerecomputedandanalyzed．Firstly，theaccuracyofthree-dimensionalnumericalmodelwasverifi

4、edbycorn-parisonwiththeexperimentaldata，andtheinfluenceofgridtomonitorwallpressurewasanalyzed．Secondly，throughthenumericalsimulation，theinfluenceoftanklengthwasdiscussed，whichindicatedthenecessityofthree—dimensionalstudy．Finally，thesloshinginatankofLNGcarrierwasc

5、arriedout，andsomeconclusionsweregiven．Keywords：liquidsloshing；LNGship；numericalsimulation液舱晃荡是船舶与海洋工程中极为关注的问1数值模型题．随着各种液化船尤其是液化天燃气船的出现，液舱晃荡成为船舶力学界的一个热点问题，其中晃1．1研究对象荡引起的载荷与效应已成为航行中载液船舶安全为便于研究，本文计算所用液舱为规则几何性评估的重要内容之一．目前，数值模拟是研究晃体，如长方体或棱柱体．液舱为刚性结构，对于舱壁荡问题的一个重要手段，而且有

6、多种方法可供应结构上的一些局部加强构件均不予考虑．用¨。J．近年来，处理像液体晃荡这类具有自由表1．2数值方法面流的方法有很多，其中VOF法发展得较为成熟，本文采用有限体积法实现控制方程的离散与并且得到很好的应用，国内也较多应用此技求解．有关如何采用有限体积法离散控制方程及其术．本文主要是基于VOF法，应用CFD软件相应的数值求解方法这里就不再赘述，具体可以参Fluent对LNG船的液舱晃荡进行研究，有关LNG照文献[15]．利用Gambit来建立计算所需的几何船液舱晃荡的数值模拟在文献[3]中也有介绍，这模型和流场区域

7、，整个计算区域均采用结构网格六里主要针对LNG实船进行三维液舱晃荡的数值模面体单元．自由表面的处理采用多相流模型中的拟，从而能更全面、更直观的描述实船液舱的晃荡VOF模型．本文流体流动采用湍流模型，湍流模型机理．采用的是k一占两方程模型．数值计算采用基于SIMPLE算法的压力修正法．收稿日期：2009—11—17基金项目：国家自然科学基金资助项目(10472032，50879030)作者简介：朱仁庆(1965一)，男，江苏江阴人，博士，江苏科技大学教授．E-mail：zjcyzlq@public．zj．js．CB2江苏科

8、技大学学报(自然科学版)第24卷2计算与分析2．1算例12．1．1问题描述便于计算结果对比，液舱模型取自文献[16](图1)．液深为70％h，给液舱一个横向激励=Asin(o)t)，液舱做强迫横荡运动，其中横荡周期为2O{尸1．08S，频率为0．93Hz，横荡幅值0．02m．表1为；；10-rrjj，}{；计算工况，