国家科技重大专项(2011ZX05026-006-06)
- 作品数：11 被引量：35H指数：4
- 相关作者：岳前进张文首卫志军阮诗伦杨志勋更多>>
- 相关机构：大连理工大学挪威科技大学哈尔滨工程大学更多>>
- 发文基金：国家科技重大专项国家自然科学基金创新研究群体项目中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：水利工程交通运输工程理学石油与天然气工程更多>>
- 基于数值模拟的棱形液舱晃荡砰击载荷尺寸敏感性分析研究被引量：1
- 2016年
- 为了降低经济成本,液货围护系统的容积随着船体尺寸向超大型化发展。超大型浮式液化天然气生产储卸运载装备(FLNG)储液舱内会出现剧烈的液体晃荡。晃荡砰击载荷是超大型薄壁液舱设计中的关键问题之一,而液舱尺寸的选择是整个设计过程中的关键环节。基于晃荡砰击载荷,对三维棱形液舱的主尺寸开展了敏感性分析。首先,基于有限体积数值方法,对多载液率进行数值实验研究,分析得到30%为危险载液率。进而在液舱主尺寸可设计范围内,分别开展相关参数的敏感性分析。研究结果可为超大型储液舱主尺度设计提供参考依据。
- 陈世文杨志勋阮诗伦周茂夫岳前进
- 关键词：数值模拟
- 基于实验的二维八边形液舱晃荡比尺效应研究被引量：3
- 2019年
- 文章针对二维八边形液舱晃荡冲击的比尺效应开展了实验研究。实验根据弗劳德相似准则分别选择1:1原型液舱与1:2和1:3两个比尺模型液舱,在横荡单次冲击外激激励的作用下,考虑80%危险载液率分别对流体冲击侧壁、上斜板和顶板时的晃荡荷载与冲击波形进行了比尺效应对比分析。分析结果表明,冲击过程中,如果原型液舱和缩比模型液舱中对应冲击壁面处于流体中,包裹的气泡越少,冲击压力峰值由模型还原到原型时更接近于原型实验实测值;若考虑整个冲击过程中的流场形态,应尽可能选择大比尺液舱来开展晃荡模型实验。
- 杨志勋徐潜岳董玉山阮诗伦吴尚华岳前进
- 关键词：比尺效应
- 面向储舱结构设计的晃荡冲击荷载实验研究被引量：2
- 2015年
- 薄膜型船载液化天然气储舱设计中的一个关键力学问题是对液体晃荡引起的冲击荷载的评估。晃荡冲击载荷主要包括晃荡冲击荷载的幅值,上升和持续时间以及荷载三角脉冲的偏斜度等参数。室内大比尺晃荡模型实验是评估晃荡冲击荷载的有效方法。以二维矩形液舱为模型,在大吨位六自由度运动平台开展了一系列不规则激励下的晃荡冲击荷载实验研究。研究结果表明:由于液体与气体的相互作用,导致晃荡冲击荷载具有幅值较大且冲击上升时间较短的特点,可能导致舱壁产生较大的响应。采用统计学的方法分析了晃荡冲击荷载的参数;此外,定量地提出了长期不规则激励下,由荷载峰值、上升和持续时间以及偏斜度的组成的三角脉冲荷载模型,该模型可为储舱舱壁结构设计和有限元分析提供荷载参考。
- 陈晓东卫志军岳前进阮诗伦赵小西
- 两种运动平台下晃荡冲击荷载的实验研究被引量：7
- 2015年
- 由液体晃荡引起的冲击荷载主要与外部激励(激励频率和激励幅值)和装载率相关。大尺度物理模型实验通过运动平台在室内复现液舱的运动,进而实现在室内对储液舱内晃荡载荷的研究。因此,平台的运动能力、运动的精确性对液体冲击载荷的实验结果非常关键。为了研究不同类型运动平台的运动性能及其对储液舱内冲击载荷的影响,文中以大比尺二维矩形舱为模型,分别在单自由度运动平台和六自由度运动平台开展系统的液体晃荡冲击实验。实验结果表明:仅考虑水平运动,单自由度平台的精度要高于六自由度平台;在个别工况下,两个平台下冲击荷载时程和特征值的对比结果出现了一定差别,但是晃荡冲击荷载的整体趋势基本一致。通过评价单自由度和六自由度两种类型的运动平台在液体晃荡研究领域应用的适用性。
- 卫志军陈晓东董玉山唐彬岳前进
- 关键词：冲击荷载
- 基于SPH方法的二维矩形舱液体晃荡数值研究被引量：6
- 2014年
- 储液舱内液体晃荡是当外激激励频率与容器内部液体自由液面的固有频率接近时,液体产生的剧烈共振运动.采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法,在二维矩形舱低载液率横荡和横摇激励下,自由液面共振频率附近4个激励频率处开展数值研究.对比数值和对应实验中全局自由液面波形和冲击压力时程发现,SPH方法可以很好地模拟液体晃荡时的波形,如水跃、破碎波等自由液面的大变形运动.此外,该方法可用于模拟和评估非共振区域晃荡荷载的特性.建议采用两相流来模拟共振频率下液体剧烈的晃荡运动.
- 卫志军张文首王安良董玉山胡方源岳前进
- 关键词：SPH方法
- 基于HHT变换的晃荡实验冲击荷载特性分析研究被引量：1
- 2020年
- 对于储液舱内的液体晃荡问题,室内模型实验是研究晃荡荷载特征及规律最为有效的研究方法。本文引入HHT(Hilbert-Huang Transform,希尔伯特黄变换)-EMD(Empirical Mode Decomposition,经验模态分解)方法进行晃荡冲击时程的频域特性分析研究,首先采用EMD将晃荡冲击时程分解为多个IMF(Intrinsic Mode Function,本征模态函数),然后通过HHT对IMF分量进行谱分析,结果表明HHT-EMD方法能够用于晃荡冲击时程的分析和处理。此外,由于晃荡冲击时程波动性复杂所产生的IMF分量较多,通过与晃荡实验图像对比分析发现,冲击过程中能量主要集中于高频和低频部分,而且分量中低阶部分代表晃荡现象的高频噪声,次阶分量代表晃荡冲击能量部分,高阶部分代表晃荡液体的运动趋势。在此基础上对晃荡时程进行了去噪声处理。上述方法的引入为晃荡荷载研究提供了有益的参考。
- 杨志勋徐潜岳杨钰城张文首岳前进
- 关键词：晃荡冲击荷载频域分析
- 误差激励作用下三维矩形液舱晃荡数值仿真
- 2016年
- 原始激励的随机小幅变化会对晃荡载荷造成不确定影响,往往具有较强的随机性和非线性现象.通过计算流体力学(Computational Fluid Mechanics,CFD)方法构造三维矩形液舱载液率为85%的晃荡数值模型,并基于相同条件开展模型晃荡实验;通过追踪自由表面变化和晃荡冲击压力时程比较分析验证数值模型的有效性.基于原始激励构造一定误差变化范围(2%,5%和10%)内的误差激励,通过数值模拟分别提取拐角监测位置处的晃荡载荷时程曲线.研究结果表明:在不同误差激励下,虽然晃荡波形和频率基本一致,但压力峰值偏差与误差大小不呈现正相关效应,最大偏差约为33.17%;微小激励误差有可能对晃荡载荷结果造成较大的偏差影响.
- 陈世文杨志勋杨钰城阮诗论岳前进
- 关键词：液舱液体晃荡数值模拟
- 基于模型试验的晃荡荷载统计分析对比研究被引量：4
- 2020年
- 适用于远海作业的超大型浮式液化天然气生产储卸装置FLNG(Floating Liquefied Natural Gas)因风浪流等作用会引起储舱内液体剧烈晃荡产生砰击荷载。室内晃荡模型试验是研究晃荡荷载的有效手段,但由于试验条件的局限性,不能开展长时间的晃荡模型试验,因此需要合理有效的统计分析方法。文章通过开展1/20比尺横荡及横摇晃荡模型试验,采用三种晃荡荷载常用拟合方法对晃荡砰击荷载进行了统计预测。结果表明,晃荡荷载峰值结果服从广义极值分布、三参Weibull分布和两参Weibull分布,其中广义极值分布拟合晃荡荷载峰值数据更加精确。研究结果可为液舱结构晃荡荷载设计提供有益参考。
- 杨志勋骆松徐潜岳张文首岳前进
- 关键词：模型试验统计分析
- 长时间规则激励下的二维液舱晃荡试验尺度效应研究被引量：4
- 2017年
- 对于大型液舱晃荡问题,目前室内模型试验是能够真实复现晃荡规律最可靠的方法,但模型试验在Froude相似准则下换算得到的原型结果却不一定能与原型实测结果完全一致。因此,尺度效应对结果换算的影响一直为国际研究热点。论文采用缩尺比为1:1、1:2和1:3的系列二维GTT液舱,在长时间横荡规则激励作用下,针对20%载液率开展晃荡试验尺度效应研究。通过Froude相似准则将模型液舱冲击载荷试验结果换算到原型液舱,并对载荷峰值作超越概率统计以及三参数Weibull分布拟合;试验结果表明,将模型结果换算到原型时存在明显差异;通过对冲击过程中流场形态分析发现气液密度比是导致模型和原型结果之间存在较大差异的重要原因。而且,模型液舱比尺越大越能真实反应原型液舱晃荡冲击规律。该研究结果可为大型液舱工程设计提供有益的参考。
- 杨志勋徐潜岳吴尚华张文首岳前进
- 大尺度储舱液体晃荡砰击压力测量方法研究被引量：13
- 2014年
- 超大型浮式液化天然气生产储卸装置(Floating Liquefied Natural Gas,FLNG)储舱中液体晃荡引起的砰击荷载会导致舱壁结构强度破坏.室内大尺度晃荡模型实验是最能真实反映砰击物理过程的研究方法.由于液体和气体均具有可压缩性,导致砰击压力瞬时增大,因此,实验研究中如何准确地测量砰击载荷是关键问题.为了研究测量砰击载荷的准确性、灵敏性和可靠性,采用了大吨位的六自由度运动平台与大尺度模型舱,分别采用薄膜型和针孔型压阻式传感器对储舱中液体晃荡引起的砰击载荷进行测量,并对砰击过程进行了实验观测.从时域角度提出了从砰击发生时间来分析流体砰击垂直舱壁的过程,并采用相关性方法分析测量区域内砰击载荷的空间相关性(垂直、水平).结果表明,针孔型压力传感器对气体衰减振荡的物理现象更敏感,而薄膜型压力传感器测量的均值效应较突出;冲击点位置下方的区域在水平和垂向上具有线性相关的特性,建议在冲击点附近采用阵列式压力传感器布局,可以更准确地捕捉冲击点的发生位置和载荷量级.
- 卫志军岳前进张文首陈晓东胡方源
- 关键词：砰击载荷
