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申请/专利权人：中国海洋大学

摘要：本发明公开一种抑制LNG储罐液体晃荡的动态DBA隔板结构及其方法，属于流体制荡技术领域，包括隔板结构本体，所述的隔板结构本体包括上下布置的翼缘板和竖直板，所述翼缘板和竖直板相连接且连接部位处设有铰接点，所述翼缘板的转角随液深的变化通过铰接点自动进行调节，从而达到最佳制荡效果。本发明提出了新型DBA隔板结构，通过液面高度、冲击压强、速度幅值和流动状态分析不同激励条件下液舱的晃荡程度，探寻出隔板制荡的最佳形式及制荡方案。解决了现有技术中出现的液舱制荡效果欠佳的难题。

主权项：1.一种抑制LNG储罐液体晃荡的动态DBA隔板结构的设计优化方法，包括隔板结构本体，其特征在于：所述的隔板结构本体包括上下布置的翼缘板和竖直板（4），所述翼缘板和竖直板（4）相连接且连接部位处设有铰接点（3），所述翼缘板的转角随液深的变化通过铰接点（3）自动进行调节；所述隔板结构本体设置在液舱（1）中，所述翼缘板包括第一翼缘板（2）和第二翼缘板（5），所述第一翼缘板（2）和第二翼缘板（5）基于Y轴对称分布，所述的方法包括以下步骤：S1：根据流体的运动受到守恒定律的控制，守恒定律包括质量守恒、动量守恒和能量守恒，这些守恒定律采用控制方程进行数学描述，形成流体控制的数值模型；S2：采用控制方法对自由液面进行捕捉，引入一个流体体积函数，根据体积分数的值，判断液舱（1）中是否存在液体；S3：模拟液舱（1）内液体的晃荡，对液舱施加一个外界激励，如果外部激励频率接近液舱（1）的固有频率，就会发生共振现象，产生剧烈的晃荡；S4：模拟分析不同外界激励条件下，不同转角和尺寸的DBA隔板结构对液舱的制荡效果，分析晃荡过程中DBA隔板结构对液舱（1）固有频率、波幅极值、舱壁压强的作用，得到DBA隔板结构最优的设计参数；所述的步骤S1中流体控制的数值模块具体包括如下步骤：首先，流体满足质量守恒定律，即流体单元在单位时间内的质量增加等于在同一时间间隔内流入单元的净质量，其数学表达式为： 其中，代表液体的密度，t代表时间，xi和ui分别表示i方向上的空间坐标和速度；其次，流体满足动量守恒定律，流体单元中动量的变化率等于作用于这个单元上的各种外力的总和，动量守恒方程又称N-S方程，其表达式为： 其中，p为流体压强，为网格运动在i方向上的速度分量，为流体动力学黏性系数，为单位体积流体所受到的体积力，代表液体的密度，t代表时间，xi和ui分别表示i方向上的空间坐标和速度；采用标准k-ε模型，该模型由湍流能量k和湍流耗散率ε方程组成： 其中，是液体的密度，k是湍流能量，是层流粘性系数，是湍流粘性系数，ε表示湍流耗散率，是由平均速度梯度引起的湍流能量k的生成项，计算公式如下： 其中，xi和ui分别表示i方向上的空间坐标和速度；xj和uj分别表示j方向上的空间坐标和速度，模型常数项取值如下： ；所述的步骤S4中分析晃荡过程中DBA隔板结构对液舱（1）固有频率的作用具体包括以下步骤：S11：首先对无隔板液舱进行分析，通过数值方法模拟液面的自由衰减试验，在初始时刻给舱内液体设定一个初始液面，舱内液体在因重力引发的晃荡过程中会显示其固有谐振的特征，为了提取该液深下的一阶固有频率，将自由液面设置为一阶振型，自由液面场函数设定为： 其中，，，，提取左舱壁处的液面时历曲线并对其进行傅里叶变换得到对应的频谱图；S12：观察频谱图中明显的峰值，该峰值对应的频率即为液舱的一阶固有频率，采用相同方法处理装有DBA隔板结构的各个液舱，得到所有的一阶固有频率；S13：调节DBA隔板结构的转角，随着角度逐渐增大，即翼缘板逐渐抬升，液舱（1）的一阶固有频率减小，当角度增大到某一角度时，液舱（1）的一阶固有频率会发生频率突变，发生频率突变是由于翼缘板的转动引起的，整个液舱（1）等价为顶部连通的两个小液舱。

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