1、隨著人類將油氣資源開采的目光由陸地轉(zhuǎn)向海洋,浮式液化天然氣平臺(FLNG)成了世界各國競爭的一個新型裝備制高點。但其運營過程中儲液艙內(nèi)部存在嚴(yán)重的流體晃蕩沖擊問題,所以,一直都是海洋工程領(lǐng)域的研究熱點。
目前,室內(nèi)模型實驗是研究儲液艙晃蕩的重要手段。其相對于理論方法和數(shù)值方法而言,可以得到更加有效的結(jié)果來指導(dǎo)工程實際。但通過人們開展大量的晃蕩模型實驗研究發(fā)現(xiàn),在實驗過程中將不同比尺模型液艙得到的結(jié)果還原到原型時,會與原型實測結(jié)
2、果之間存在不同程度的偏差,即比尺效應(yīng)。
鑒于此,本文通過調(diào)研國內(nèi)外研究進展,系統(tǒng)總結(jié)了晃蕩比尺效應(yīng)的實驗研究方法;針對海洋油氣儲運裝備中經(jīng)常采用的GTT薄膜型儲艙,構(gòu)建三個不同比尺的二維八邊形液艙,并在室內(nèi)開展了三個液艙之間的晃蕩沖擊比尺效應(yīng)實驗研究。研究給出了詳細的分析流程,并建立了完善的室內(nèi)半物理仿真實驗平臺。在實驗開始前,通過幾何相似和弗勞德相似對運動激勵、模型液艙、傳感器布置位置和實驗時間等主要影響因素均進行相似縮比。
3、實驗所得晃蕩荷載結(jié)果還原同樣依據(jù)弗勞德相似實現(xiàn),特別是在長時間激勵作用下,實驗引入了數(shù)理統(tǒng)計方法來處理晃蕩沖擊壓力峰值,并從三個比尺液艙同一位置的壓力峰值超越概率分布研究了模型實驗與原型實驗之間的比尺效應(yīng)。
此次研究以20%低載液率和80%高載液率作為兩個典型的載液工況,開展了三個比尺液艙在自由液面共振頻率下,分別受到單次橫蕩沖擊激勵、長時間橫蕩和橫搖規(guī)則激勵作用下的晃蕩沖擊比尺實驗。本文通過對比分析三個比尺液艙在同一位置晃蕩
4、沖擊壓力峰值的超越概率分布并結(jié)合相應(yīng)的流場形態(tài),研究了晃蕩模型實驗與原型實驗之間的比尺效應(yīng)。研究結(jié)果表明:在模型與原型液艙內(nèi)同一位置都出現(xiàn)氣體截留現(xiàn)象時,將模型實驗在該位置得到的晃蕩荷載根據(jù)弗勞德相似還原到原型后,與原型實驗對應(yīng)位置的結(jié)果偏差較大;當(dāng)以上兩種液艙內(nèi)同一位置都受到氣液混合流體沖擊時,模型實驗還原結(jié)果與原型實驗實測結(jié)果之間的偏差會有所減小;只有當(dāng)二者都受到不可壓縮純液體沖擊時,由模型實驗還原后的晃蕩沖擊壓力結(jié)果才能相對真實地