船舶运动与液舱晃荡耦合影响的数值模拟分析

摘要

航行在海上的液化天然气(LNG)船舶受到波浪的作用会发生摇晃,此时当LNG船舶液舱内的液体未完全充满整个舱室时,船舶的摇晃会激发液舱中液体的晃荡,而液舱中液体的晃荡反过来会影响船舶的整体运动,从而产生耦合影响.一方面,液舱内流体的剧烈晃荡会对舱室产生较大的冲击力,造成结构的破坏;另一方面,耦合作用会使船舶的整体运动响应更为复杂,甚至极有可能导致船舶倾覆.通过势流理论来分析船舶运动与液舱晃荡的耦合影响,计算出带有三个部分装载的棱柱形液舱的浮式生产储油(FPSO)船舶的整体运动响应情况.结果发现这种耦合影响在正横方向来浪时尤为明显.横摇幅值响应算子显示出明显的抑制摇晃的效果,耦合影响使得在靠近船舶运动共振频率处的横摇运动明显减弱并能够观察到频响曲线明显的双峰现象.此外,研究发现船舶装载液体的舱数对船舶横摇幅值响应算子有重要影响,尤其是在船舶运动的固有频率处.