晃荡载荷下MOSS型LNG船支撑系统强度分析

摘要

近年来随着液化石油天然气需求的大大增加，LNG和LPG等特种液货船型大量投入使用，随着我国国民经济的飞速发展，我国也成为了液化天然气的使用大国，而我国的现产量已无法满足日益增加的市场需求，未来我国将大量进口天然气，由于储存和运输液态天然气具有很高的经济性和灵活性等，LNG运输船在世界天然气市场上起着至关重要的作用。同时，液舱晃荡成为了船舶动力学又一热点。晃荡是液体的一个非常复杂的运动状态，主要体现在它的非线性性和随机性。通常部分装满的液舱中会发生晃荡，在外界风浪的激励下，舱内液体会发生较为剧烈的运动，对容器壁面产生强烈的砰击(impacting)，从而造成结构的破坏。同时，由于晃荡产生的液体倾斜以及运动的冲击力使舱内的晃荡载荷分布极为不均匀，液舱的支撑围护系统的支撑力也会分布不均，受冲击的一侧会因较大的压强造成围护系统的损伤。所以晃荡载荷是液舱结构初始设计阶段中一个较为重要因素。2012年船舶工业“十二五”发展规划也明确提出加强新型液化天然气船液货围护系统预先研究，即通过对IMO B型液货围护系统进行研究，开发出一型能承受液体晃荡载荷、操作与维护方便的新型LNG运输船液货围护系统，掌握其设计建造关键技术，并完成一型新型LNG运输船的概念设计。货物围护系统作为LNG船核心的技术一直备受世界关注，许多公司花费大量的人力物力对其进行研究与开发。因为一旦液舱支撑结构出现损伤，修理工作将会较难实施，由于液化天然气易燃的特性，事故一旦发生将会造成较为严重的后果。
　　本文旨在研究IMOB型液舱晃荡时的晃荡载荷分布，基于VOF法采用动力学分析软件Fluent对LNG船的液舱晃荡进行研究，这里主要针对LNG实船进行三维液舱晃荡的数值模拟，从而能更全面、更直观的描述实船液舱的晃荡机理，总结出各个装载率和各个工况（横荡、纵荡和横摇）下的晃荡载荷的分布特点，通过分析比较确定最危险情况下的晃荡载荷，并将其加载在静态模型下，算出液舱裙支座的压力分布，校核其强度。