基于ALE有限元法的储液罐耦合竖动响应研究

推导了一种基于ALE描述弱可压缩液体与结构非线性耦合求解的分步有限元数值计算法,速度与压力使用同阶线性插值,并对耦合系统的竖动响应进行了分析.通过二维黏性流体大晃动问题实例计算,验证了该法简便、可行有效.     

用MPS方法数值模拟低充水液舱的晃荡

液体晃荡是一种非线性的自由面流动现象.在低充水率下,由于液体具有很大的运动空间,晃荡现象具有强烈的非线性特征,自由面的变形较大,剧烈时甚至会翻卷和破碎,这给数值模拟带来很大挑战.本文基于移动粒子半隐式法(Moving Particle Semi-Implicit,MPS)对低充水率的液舱晃荡问题进行了数值模拟.结果表明:当激励频率等于共振频率时,液体撞击到了液舱的顶板,并出现了飞溅现象,此时液体对侧舱壁产生了较大的抨击压力;在低于共振频率时,自由面出现了破碎波及波前的翻卷和融合等现象,抨击压力相对较小.计算结果表明,MPS方法能够很好地预测晃荡引起的拍击现象,数值计算得到的压力能够与实验结果很好地吻合.在自由面的追踪上,MPS方法具有很大的灵活性,能够很好地处理自由面的破碎、融合及液体的飞溅等流动现象.     

基于MPS方法数值模拟三维LNG液舱的晃荡问题

该文基于自主开发的无网格粒子方法求解器MLParticle-SJTU,将MPS方法(moving particle semi-implicit)应用到三维LNG液舱的晃荡问题中,分别研究了LNG液舱在单自由度纵摇和横摇激励下,装载高度和激励频率对液舱晃荡作用的影响。首先,对装载高度为70%H的LNG液舱在单自由度纵摇和横摇激励下的晃荡问题分别进行了数值模拟,并将计算结果与实验结果进行比较,验证了MPS方法的可靠性。其次,对比不同装载高度,不同激励频率下液舱晃荡的拍击压力和流场分布情况,分析了装载高度和激励频率对晃荡作用的影响,并分析了一阶固有频率和共振频率随装载高度的变化规律。数值结果表明:激励频率对晃荡幅度影响较大;当激励频率在一阶固有频率附近时,会发生剧烈的晃荡现象;52.5%H为危险装载高度,在共振频率下,产生的拍击压力最大。     

多孔挡板影响液体晃荡冲击压力特征的研究

船舶波浪中航行激励液舱内液体晃荡产生的激振力会导致液舱结构局部失效,从而影响船舶运动姿态,而多孔挡板可以有效避免该问题。构建了大振幅水平激励试验平台以探讨冲击压力对频率的响应规律,分析了多孔挡板在不同激励频率下冲击压力的时域和频域特征,并从挡板结构和涡旋强度方面解释冲击压力特征产生差异的原因。结果表明,大振幅激励下的波浪翻卷、破碎等非线性特征会导致共振频率偏离固有频率;多孔挡板能够降低液体晃荡冲击压力的峰值与峰宽,且在一阶固有频率处压力峰值降低率更显著;多孔挡板不改变幅频中的主频成分,时频谱中仅有能量较低的低频成分;多孔挡板的固体结构阻碍行进波中大部分流体运动,剩余小部分流体通过孔隙会产生涡旋运动,从而耗散能量,减缓流体对液舱壁面的冲击。     

航天器液体晃动与液固耦合动力学研究概述

液体晃动是一个在充液航天器总体设计中必须考虑的问题,随着航天事业的飞速发展,推进剂点火箭、卫星等航天器总重量的比重不断加大,推进剂的运动对在轨航天器的稳定,控制,定位,对接的影响都是关键的。     

CEFR主容器内正弦三波激励下液面晃动响应

开发了一套可用于估算正弦三波激励下液面晃动对容器壁和顶盖冲击压力的工程方法,计算结果为中国实验快堆(CEFR)主容器及堆内构件的应力分析提供了重要的载荷输入。     

Three-Dimensional Analysis Method for Sloshing Behavior of Fast Breeder Reactor and Its Application to Uni- and Multi-Vessel Type FBRs

A three-dimensional analysis method for sloshing behavior of fast breeder reactor (FBRs) is developed. The method treats the coolant in a reactor vessel as a potential flow with moving liquid surfaces. The Laplace equation of a velocity potential is solved by a boundary element method with its boundary condition described by a Bernoulli equation.

The vibration test results of a rectangular water pool are calculated by the method. Then, the method is applied to analysis of sloshing behavior of uni- and multi-vessel type FBRs. The latter consists of vessels for the core, heat exchangers and pumps. These vessels are connected by piping. In the case of the uni-vessel type FBR, heat exchangers and pumps are placed in the reactor vessel. The characteristics of sloshing behavior of both the reactors are presented.     

上凸共底局部十字分隔贮箱中液体晃动的固有频率实验研究

对上凸共底局部十字分隔贮箱中液体晃动固有频率的实验研究作了介绍，并与分析计算结果进行了比较，所给出的半经验公式可为类似结构的设计计算试验依据。