雙殼油船碰撞結(jié)構(gòu)損傷數(shù)值研究及液貨泄漏量分析.pdf

1、船舶碰撞是指船舶在可航水域發(fā)生接觸而造成損害的事故，它所造成的后果往往是災(zāi)難性的?，F(xiàn)階段許多國(guó)家的研究員都在試圖尋找研究避免船舶發(fā)生碰撞事故的方法。近年來(lái)，致使船舶碰撞事故不斷發(fā)生的主要原因?yàn)槿藶橐蛩氐牟豢杀苊庑浴拇敖Y(jié)構(gòu)的角度而言，基于船舶碰撞安全性的考慮，船舶結(jié)構(gòu)存在著許多改進(jìn)和革新的余地，然而改變船舶結(jié)構(gòu)需要通過(guò)大量的模擬實(shí)驗(yàn)及實(shí)船驗(yàn)證，不僅所需時(shí)間長(zhǎng)且需要耗費(fèi)大量的人力物力財(cái)力。因此，為避免船舶碰撞，本文考慮從控制船舶航速來(lái)探

2、尋避免或降低船舶碰撞事故后果的方法。
　　 在確定參與碰撞的船舶類(lèi)型后，首先應(yīng)用數(shù)值仿真方法對(duì)撞擊參數(shù)（碰撞角度、位置、初速度等）的影響進(jìn)行了比較研究，并對(duì)構(gòu)件的損傷模式和吸能特性進(jìn)行了細(xì)致的分析，并獲得了舷側(cè)結(jié)構(gòu)碰撞力、結(jié)構(gòu)吸能、損傷變形隨位移變化的曲線，從而給出具有指導(dǎo)意義的一般性結(jié)論:球鼻突出型船艏對(duì)被撞擊船所造成的危害甚為嚴(yán)重;相撞船舶噸位、撞擊初速速度、初始動(dòng)能越大則對(duì)被撞擊船的損害越大;垂直對(duì)中碰撞對(duì)被撞擊船造成的損

3、害是其它碰撞角度無(wú)法比擬的;除上述之外，撞擊位置微小的改變將導(dǎo)致被撞擊船整個(gè)舷側(cè)結(jié)構(gòu)破裂失效的時(shí)機(jī)發(fā)生明顯的改變。
　　 基于撞擊參數(shù)對(duì)船舶碰撞性能的影響，本文從定量化的角度考慮，對(duì)不同噸位雙殼油船和散雜貨船之間的碰撞進(jìn)行了大量的數(shù)值實(shí)驗(yàn)，經(jīng)研究表明:撞擊角及相撞船舶噸位越大，導(dǎo)致被撞擊船內(nèi)外殼破裂所需的撞擊船臨界速度越小，通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的分析研究最終提出了撞擊船致被撞擊雙殼油船內(nèi)外殼破裂的撞擊船臨界速度計(jì)算公式。
　　

4、 一旦對(duì)船舶航速控制失效，導(dǎo)致被撞擊雙殼油船內(nèi)殼破裂造成液貨泄漏時(shí)，本文采用Fluent中的VOF模型以及壓力速度耦合的PISO算法來(lái)模擬三維條件下的具有自由液面、互不相溶、油-水-氣三相不可壓縮的非定常流動(dòng)。
　　 為更好地對(duì)雙殼油船液貨泄漏過(guò)程進(jìn)行描述，本文首先通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)，根據(jù)油面、水面及距離裂口高度等因素對(duì)液貨泄漏過(guò)程進(jìn)行觀察研究，隨后針對(duì)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)三組數(shù)值實(shí)驗(yàn)，并將二者所得過(guò)程及結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)對(duì)比可知，數(shù)值計(jì)算所

5、得液貨泄漏過(guò)程、泄漏時(shí)間及進(jìn)入貨油艙中水的高度與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合，這說(shuō)明采用Fluent軟件進(jìn)行雙殼油船在平靜海面上的泄漏過(guò)程的數(shù)值計(jì)算是可行、可信的，能夠用其做進(jìn)一步的研究。隨后采用Fluent對(duì)雙殼油船在平靜海面上的泄漏過(guò)程進(jìn)行數(shù)值研究，并進(jìn)行細(xì)致的描述，在對(duì)結(jié)果觀察中得知，當(dāng)油面高于水面時(shí)，雙殼油船的泄漏量可由內(nèi)殼裂口高度及貨油艙的幾何尺寸所決定，即泄漏量=艙長(zhǎng)×艙寬×內(nèi)殼裂口上邊緣至艙底垂直距離×液貨密度?；谏鲜龇治?，本文對(duì)物