随机激励下液舱晃荡数值模拟分析

摘要

[目的]研究随机激励条件下矩形液舱内的瞬态效应、不同谱峰频率与有义激励振幅对液舱晃荡的影响。[方法]采用计算流体力学(CFD)方法建立数值模型,通过与线性势流解析解和实验数据进行对比,验证所提数值模型的可靠性。[结果]结果显示,随机激励瞬态效应对液舱晃荡自由水面变化有显著影响,通过施加缓冲函数可以较快地获取稳定结果;当激励谱谱峰频率接近液舱晃荡固有频率时,液舱晃荡波高响应谱的能量主要集中在液舱的固有频率处,而当激励谱谱峰频率远离液舱晃荡固有频率时,液舱晃荡波高响应谱的能量主要集中在谱峰频率附近;随着激励谱有义振幅的增大,液舱晃荡响应相对于线性波(偏离度为0)其振幅偏离度增大,液舱的非线性显著增强。[结论]对于随机激励的模拟,尤其是激励频率远离固有频率时,对激励历时线进行缓冲函数处理非常有必要;当谱峰频率远离一阶固有频率向更高频移动,在接近第i阶固有频率时,该频率处的峰值将占主导。