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带复杂挡板液箱液体晃荡问题的高性能数值分析

发布时间:2021-04-08 15:19
  液体晃荡是指流体在有限空间内的运动,具有很强的随机性和非线性。液体晃荡问题广泛的存在于航天航空、核电工程、船舶工程与陆海运输等领域中。当液箱受到较大的外部荷载时,液箱内液体会产生剧烈的晃荡,且液体晃荡引起的晃荡力会对液箱边壁产生剧烈的冲击,当液体晃荡频率与液箱的振动频率相近时会产生共振现象,严重时甚至造成液箱结构破坏。目前高效的减晃手段之一是在液箱中设置挡板,因此,液箱中挡板参数的变化对于液体晃荡固有属性与减晃效果的分析是一项非常有意义的研究课题。比例边界有限元方法(Scaled Boundary Finite Element Method—SBFEM)是近年来发展起来的一种新型的数值模拟方法。不同于边界元方法(BEM)与有限元方法(FEM),该方法不存在奇异积分的问题,针对无限域问题可以自动满足边界条件,并且在计算过程中只需对计算区域的边界进行单元离散,从而降低维数,大大节约了计算量。SBFEM目前在众多研究领域中取得了优异的研究成果,具有深远的应用价值。本文基于SBFEM,针对带有复杂挡板液箱的液体晃荡问题进行深入的分析,主要研究内容如下:1、基于线性势流理论,从拉普拉斯方程出发,... 

【文章来源】:大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:84 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 液体晃荡的数值方法
        1.2.2 比例边界有限元方法简介
    1.3 内置挡板减晃分析方法
    1.4 本文的主要工作
2 研究方法概述
    2.1 二维液箱液体晃荡问题求解
        2.1.1 二维液箱液体晃荡控制方程
        2.1.2 二维液箱液体晃荡比例边界有限元方程
        2.1.3 二维液箱液体晃荡比例边界有限元方程的求解
    2.2 三维液箱液体晃荡问题求解
        2.2.1 三维液箱液体晃荡控制方程
        2.2.2 三维液箱液体晃荡比例边界有限元方程
        2.2.3 三维液箱液体晃荡比例边界有限元方程的求解
    2.3 本章小结
3 求解液箱自由晃荡频率问题
    3.1 SBFEM求解液箱自由晃荡频率
    3.2 数值算例
        3.2.1 二维方形液箱自由晃荡频率
        3.2.2 二维U形液箱自由晃荡频率
        3.2.3 正方体液箱自由晃荡频率
        3.2.4 上圆柱下斜柱液箱自由晃荡频率
        3.2.5 空心圆柱液箱自由晃荡频率
    3.3 PCS重力水箱自由晃荡频率
    3.4 本章小结
4 求解液箱时域内液体晃荡问题
    4.1 SBFEM求解液箱在外部激励下的晃荡力与附加质量
    4.2 数值算例
        4.2.1 二维方形液箱
        4.2.2 二维U形液箱
        4.2.3 正方体液箱
        4.2.4 上圆柱下斜柱液箱
        4.2.5 空心圆柱液箱
    4.3 PCS重力水箱
    4.4 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢


【参考文献】:
期刊论文
[1]一种几何VOF方法在液舱晃荡流动模拟中的应用[J]. 李金龙,尤云祥,陈科.  上海交通大学学报. 2019(08)
[2]带填充结构圆柱形容器内液体横向晃荡特征研究[J]. 王肖飞,刘俊,叶文斌.  水利与建筑工程学报. 2019(04)
[3]Wave Scattering by Twin Surface-Piercing Plates Over A Stepped Bottom:Trapped Wave Energy and Energy Loss[J]. DENG Zheng-zhi,WANG Chen,WANG Chi,YAO Yu,OU Ze-tinga,WANG Li-xian.  China Ocean Engineering. 2019(04)
[4]晃荡载荷作用下LNG船B型独立液货舱支撑结构受力分析[J]. 董问,袁奕,张正艺,解德.  舰船科学技术. 2019(15)
[5]改进型扩展比例边界有限元法[J]. 江守燕,李云,杜成斌.  力学学报. 2019(01)
[6]振动冲击下水体晃荡对水箱部件动力学特性的影响[J]. 宿崇,马纪军,张伟庆.  机械设计. 2018(06)
[7]Modeling of low-frequency seismic waves in a shallow sea using the staggered grid difference method[J]. 卢再华,张志宏,顾建农.  Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2017(05)
[8]基于广义有限差分法求解非线性自由液面的液体晃动问题[J]. 张挺,任聿飞,杨志强,范佳铭.  四川大学学报(工程科学版). 2016(01)
[9]基于比例边界有限元法动态刚度矩阵的坝库耦合分析方法[J]. 李上明.  工程力学. 2013(02)
[10]矩形液舱晃荡冲击载荷的试验机理研究[J]. 卫志军,岳前进,阮诗伦,谢彬,喻西崇.  船舶力学. 2012(08)

博士论文
[1]舱室内液体晃荡的数值模拟及其与船体运动耦合作用的研究[D]. 刘永涛.上海交通大学 2014

硕士论文
[1]基于SBFEM的混凝土细观均匀化和粘性断裂模拟[D]. 王飞.浙江大学 2016



本文编号:3125797

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