恶劣海况下船舶砰击颤振响应特性数值计算与试验研究

作     者：张涵韬 王一雯 孔祥韶 郑成 吴卫国 ZHANG Hantao;WANG Yiwen;KONG Xiangshao;ZHENG Cheng;WU Weiguo

作者机构：武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心湖北武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063 

出 版 物：《中国舰船研究》 (Chinese Journal of Ship Research)

年 卷 期：2024年第19卷第2期

页      面：148-158页

学科分类：08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

基　　金：基础加强计划重点基础研究资助项目(2020-JCJQ-ZD-225·11) 

主　　题：极端海况 砰击颤振响应 计算流体动力学 有限元方法 双向流固耦合方法 

摘      要：[目的]针对恶劣海况下船舶所受砰击颤振响应现象,探究船舶非线性波浪载荷与瞬态高幅值砰击载荷的耦合作用。[方法]采用计算流体动力学与有限元方法(CFD-FEM)相结合的双向流固耦合方法对S175集装箱船进行数值仿真计算,并与试验结果及切片理论计算结果进行对比验证;采用分段变截面弹性龙骨梁模型开展船舶的砰击颤振特性模型试验,基于CFD-FEM双向流固耦合方法开展船艏砰击载荷及高频非线性砰击颤振响应特性分析,并与模型试验结果进行对比验证。[结果]结果显示,波浪砰击载荷对船艏颤振响应的影响不可忽视,6级海况下由砰击颤振诱发的二阶高频成分分量占低频波浪弯矩的59.86%。[结论]采用基于CFD-FEM的双向流固耦合方法可准确计算船首砰击颤振响应;在高海况下船舶所受非线性波浪载荷及结构动态响应易受船首瞬态砰击载荷的影响,在船舶结构设计与安全评估中需考虑高频砰击颤振的情况。