Sloshing simulation of a tank oscillating towards multiple degrees of freedom by particle method
Title Alternative:Simulace šplouchání nádrže oscilující k více stupňům volnosti metodou částic
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Date
2019
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Technická univerzita v Liberci, Česká republika
Abstract
Problém nárazu nádrže je velmi důležitý ve fázi navrhování lodí LNG / LPG. Tento problém způsobuje impulzní zatížení lodních struktur a často je považován za nelineární. Za účelem správného odhadu těchto impulsních zatížení bylo provedeno mnoho studií jak pomocí experimentálních, tak i numerických přístupů. Tento výzkum se soustřeďuje na impulsní tlak na stěnu nádrže vyvolaný nucenými vícestupňovými oscilacemi. V předchozím experimentu se ukázalo, že nucené vícestupňové oscilace způsobují silnější impulzivní tlak ve srovnání s jednotlivými oscilacemi. V této studii je popsána numerická analýza metodou částic založená na technice konečných objemů pro simulaci výše uvedených jevů. Navrhovaná metoda částic se zdá být užitečná pro simulaci silného nelineárního jevu. Autoři srovnávají vypočtené výsledky časové historie tlaku s experimentálními výsledky.
Das Problem des Anstoßes des Tanks ist in der Phase des Entwurfs von LNG/ LPG-Schiffen sehr wichtig. Dieses Problem verursacht eine impulsartige Belastung der Schiffsstruktur und wird oft als nichtlinear betrachtet. Zum Zweck der richtigen Schätzung dieser impulsartigen Belastungen wurden viele Studien sowohl mit Hilfe von experimentellen als auch numerischen Ansätzen durchgeführt. Diese Untersuchung konzentriert sich auf den Impulsdruck an der Wand des Tanks, welcher durch erzwungene mehrstufige Schwingungen hervorgerufen wurde. Im vorangegangenen Experiment hat sich gezeigt, dass erzwungene mehrstufige Schwingungen einen stärkeren Impulsdruck im Vergleich mit den einzelnen Schwingungen erzeugen. In dieser Studie wird die numerische Analyse der Teilchenmethode beschrieben, welche auf der Technik der endlichen Inhalte für die Simulation der oben angeführten Erscheinungen basiert. Die vorgeschlagene Teilchenmethode scheint für die Simulation einer nichtlinearen Erscheinung nützlich. Die Autoren vergleichen die berechneten Ergebnisse der zeitlichen Historie des Drucks mit den experimentellen Ergebnissen.
The tank sloshing problem is very important at design time in LNG/LPG ships. This problem causes impulsive loads to ship structures and is often treated as a non-linear one. In order to estimate these impulsive loads, properly many studies have been carried out through both experimental and numerical approaches. Impulsive pressure on the wall of a tank induced by forced multi-degree oscillations is focused in this research. It is shown in the past authors’ experiment that forced multi-degree oscillations cause stronger impulsive pressure as compared to individual oscillations. Numerical analysis by a particle method based on finite volume technique is introduced in this study to simulate the above phenomena. The suggested particle method is shown to be useful for simulating a strong nonlinear phenomenon. The authors discuss the calculated results of pressure time history with the experimental results.
Zagadnienie uderzenia zbiornika jest bardzo ważne na etapie projektowania statków na LNG/LPG. Problem ten powoduje impulsowe obciążenie struktury statku i często uważany jest za nieliniowy. W celu prawidłowego oszacowania tych obciążeń impulsowych przeprowadzono wiele badań opartych na podejściu zarówno doświadczalnym, jak i numerycznym. W niniejszym badaniu skupiono się na ciśnieniu impulsowym działającym na ścianę zbiornika, wywołanym wymuszonymi kilkustopniowymi oscylacjami. Z poprzedniego doświadczenia wynikało, że wymuszone kilkustopniowe oscylacje powodują większe ciśnienie impulsowe w porównaniu z pojedynczymi oscylacjami. W niniejszym opracowaniu opisano analizę numeryczną metodą cząstek opartą na technice skończonej pojemności służącą do symulacji powyżej opisanych zjawisk. Zaproponowana metoda cząstek wydaje się być przydatna do symulowania silnego zjawiska nieliniowego. Autorzy porównują obliczone historyczne wyniki ciśnienia z wynikami przeprowadzonych doświadczeń.
Das Problem des Anstoßes des Tanks ist in der Phase des Entwurfs von LNG/ LPG-Schiffen sehr wichtig. Dieses Problem verursacht eine impulsartige Belastung der Schiffsstruktur und wird oft als nichtlinear betrachtet. Zum Zweck der richtigen Schätzung dieser impulsartigen Belastungen wurden viele Studien sowohl mit Hilfe von experimentellen als auch numerischen Ansätzen durchgeführt. Diese Untersuchung konzentriert sich auf den Impulsdruck an der Wand des Tanks, welcher durch erzwungene mehrstufige Schwingungen hervorgerufen wurde. Im vorangegangenen Experiment hat sich gezeigt, dass erzwungene mehrstufige Schwingungen einen stärkeren Impulsdruck im Vergleich mit den einzelnen Schwingungen erzeugen. In dieser Studie wird die numerische Analyse der Teilchenmethode beschrieben, welche auf der Technik der endlichen Inhalte für die Simulation der oben angeführten Erscheinungen basiert. Die vorgeschlagene Teilchenmethode scheint für die Simulation einer nichtlinearen Erscheinung nützlich. Die Autoren vergleichen die berechneten Ergebnisse der zeitlichen Historie des Drucks mit den experimentellen Ergebnissen.
The tank sloshing problem is very important at design time in LNG/LPG ships. This problem causes impulsive loads to ship structures and is often treated as a non-linear one. In order to estimate these impulsive loads, properly many studies have been carried out through both experimental and numerical approaches. Impulsive pressure on the wall of a tank induced by forced multi-degree oscillations is focused in this research. It is shown in the past authors’ experiment that forced multi-degree oscillations cause stronger impulsive pressure as compared to individual oscillations. Numerical analysis by a particle method based on finite volume technique is introduced in this study to simulate the above phenomena. The suggested particle method is shown to be useful for simulating a strong nonlinear phenomenon. The authors discuss the calculated results of pressure time history with the experimental results.
Zagadnienie uderzenia zbiornika jest bardzo ważne na etapie projektowania statków na LNG/LPG. Problem ten powoduje impulsowe obciążenie struktury statku i często uważany jest za nieliniowy. W celu prawidłowego oszacowania tych obciążeń impulsowych przeprowadzono wiele badań opartych na podejściu zarówno doświadczalnym, jak i numerycznym. W niniejszym badaniu skupiono się na ciśnieniu impulsowym działającym na ścianę zbiornika, wywołanym wymuszonymi kilkustopniowymi oscylacjami. Z poprzedniego doświadczenia wynikało, że wymuszone kilkustopniowe oscylacje powodują większe ciśnienie impulsowe w porównaniu z pojedynczymi oscylacjami. W niniejszym opracowaniu opisano analizę numeryczną metodą cząstek opartą na technice skończonej pojemności służącą do symulacji powyżej opisanych zjawisk. Zaproponowana metoda cząstek wydaje się być przydatna do symulowania silnego zjawiska nieliniowego. Autorzy porównują obliczone historyczne wyniki ciśnienia z wynikami przeprowadzonych doświadczeń.
Description
Subject(s)
sloshing, impulsive load and pressure, particle method, finite volume method
Citation
ISSN
1803-9782