带顶部构件的矩形液舱大幅晃荡实验研究

实验方法论文 液舱晃荡论文 顶部构件论文
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随着航运业日益增长的需要和海洋油气开采技术的发展,越来越多的液化天然气船(LNG船)、液化石油气船(LPG船)、超大油轮(VLCC)和浮式生产储油轮(FPSO)被研制出来并投入使用。在大型液货船设计中,晃荡载荷问题的研究变得越来越重要。本文首次使用试验的方法研究了矩形液舱上角隅和顶部构件在大幅晃荡中的受力情况,将研究的问题简化为对一个带有顶部构件的矩形液舱加载单自由度的水平简谐激励运动。实验过程中使用高速摄影机、压力传感器、加速度传感器等设备记录实验过程中的自由表面形状、上角隅和构件上的压力信号、液舱运动的加速度信号等实验数据。实验中选取了不同的激励运动周期、激励运动幅值、液舱充液比和顶部构件位置等试验参数,共进行了81组实验。实验数据处理中分别计算了压力的统计特性、频域特性和时频特性。主要内容如下:1.使用冲击压力的三一值表征压力的统计特性,分析了统计特性随实验参数变化的规律。2.在频域下分析了冲击压力与激励频率的关系。3.使用小波变换的信号处理方法得到了冲击压力的时频信息。
摘要第5-6页
ABSTRACT第6页
第1章 绪论第10-21页
    1.1 本文的研究背景第10-11页
    1.2 晃荡问题的特点第11页
    1.3 液舱晃荡问题的研究现状第11-19页
        1.3.1 数值方法第12-15页
        1.3.2 实验研究第15-19页
    1.4 论文的选题引出及本文的主要内容第19-21页
第2章 带顶部构件矩形液舱的大幅晃荡实验方案第21-34页
    2.1 引言第21页
    2.2 实验设备第21-27页
        2.2.1 带顶部构件的矩形液舱第22-23页
        2.2.2 水平运动实验平台第23-24页
        2.2.3 压力传感器第24-25页
        2.2.4 加速度传感器第25-26页
        2.2.5 数码摄像机和高速摄影机第26页
        2.2.6 钽丝和浪高仪第26-27页
        2.2.7 数据采集器第27页
    2.3 实验工况设计第27-32页
        2.3.1 激励运动周期的选取第27-28页
        2.3.2 激励运动幅值的选取第28-29页
        2.3.3 实验充液比的选取第29页
        2.3.4 顶部构件位置的选取第29-30页
        2.3.5 采样时间和采样频率的选取第30页
        2.3.6 实验工况条件小结第30-32页
    2.5 实验中的两个问题第32-33页
    2.6 本章小结第33-34页
第3章 实验中的自由表面现象分析第34-40页
    3.1 实验现象的分类第34-36页
    3.2 构件与侧壁较小间距时不同激励运动幅值条件下的现象第36-37页
    3.3 构件位置相同时不同充液比条件下的现象第37-39页
    3.4 构件与侧壁较大间距时的实验现象第39页
    3.5 本章小结第39-40页
第4章 晃荡冲击压力的统计特性计算和分析第40-63页
    4.1 压力数据的预处理第40-44页
        4.1.1 压力峰值的定义第40-41页
        4.1.2 提取压力峰值第41页
        4.1.3 冲击压力统计特性的表征方式第41-43页
        4.1.4 同一实验工况下的三一值比较第43-44页
    4.2 晃荡冲击压力的统计特性分析第44-45页
    4.3 各位置处的最大晃荡压力与实验工况的关系第45-51页
        4.3.1 顶部构件根部压力峰值与实验工况的关系第46-47页
        4.3.2 顶部构件中部压力峰值与实验工况的关系第47-48页
        4.3.3 顶部构件下缘压力峰值与实验工况的关系第48-49页
        4.3.4 上甲板角隅处压力峰值与实验工况的关系第49-50页
        4.3.5 上侧壁角隅处压力峰值与实验工况的关系第50-51页
    4.4 晃荡冲击压力与激励形式的关系第51-56页
        4.4.1 晃荡冲击压力与激励周期的关系第51-54页
        4.4.2 晃荡冲击压力与激励运动幅值的关系第54-56页
    4.5 晃荡冲击压力与顶部构件位置的关系第56-59页
    4.6 晃荡冲击压力与充液比的关系第59-61页
    4.7 本章小结第61-63页
第5章 大幅晃荡中各测点的压力的频域特性第63-72页
    5.1 典型工况的参数和现象介绍第63-64页
    5.2 侧壁测点处的压力频域特性第64-65页
    5.3 甲板测点处的压力频域特性第65-67页
    5.4 顶部构件测点处的压力频域特性第67-71页
        5.4.1 顶部构件根部的压力频域特性第67-68页
        5.4.2 顶部构件中部的压力频域特性第68-70页
        5.4.3 顶部构件下缘的压力频域特性第70-71页
    5.5 本章小结第71-72页
第6章 小波变换在晃荡压力分析中的应用第72-89页
    6.1 小波变换的基本知识第72-79页
        6.1.1 连续小波变换第73-74页
        6.1.2 离散小波变换第74-75页
        6.1.3 多分辨率分析第75-79页
    6.2 小波变换在寻找晃荡压力峰值点中的应用第79-82页
    6.3 小波变换在信号去噪中应用第82-86页
        6.3.1 小波去噪原理第83页
        6.3.2 小波域阈值去噪第83-84页
        6.3.3 小波去噪效果的判断衡准和参数选择第84-86页
    6.4 基于小波变换的晃荡冲击压力时频分析第86-88页
    6.5 本章小结第88-89页
结论第89-92页
参考文献第92-95页
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果第95-96页
致谢第96页
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