液化天然气储罐抑制浮动FLNG俯仰运动的研究

"这篇论文详细探讨了液化天然气(LNG)储罐在浮动液化天然气(FLNG)设备中如何用于抑制俯仰运动，以减少由激波力引起的振动。作者Wenshou Zhang, Jian Cheng和Yaoquan Duan来自大连理工大学的结构分析国家重点实验室和国际计算力学研究中心。他们在2017年的《应用数学与物理学》期刊上发表的研究工作，通过建立控制方程和使用有限差分方法分析矩形储罐在俯仰运动下的晃荡行为。" 文章深入研究了如何利用部分填充的LNG储罐来控制FLNG设施对海浪激发力的俯仰响应。首先，建立了在俯仰运动激励下的矩形储罐晃荡分析的控制方程，这是理解储罐如何影响FLNG动态行为的基础。接着，采用有限差分法近似处理空间（边界值）偏导数，这是一种数值方法，用于解决复杂的偏微分方程问题。 为了简化分析，研究假设了FLNG的俯仰运动与其他振动模式解耦，这意味着俯仰运动独立于其他类型的机械振动。通过使用状态空间模型，可以考虑流体的内存效应，即将液态天然气在储罐内的动态行为纳入考量。这种模型转化了俯仰方程，使其成为一阶常微分方程，从而可以在给定初始条件的情况下同时求解晃荡方程。 论文进一步通过数值模拟评估了这种耦合FLNG-LNG储罐模型的效果，分析了部分填充的储罐如何抑制FLNG的俯仰运动。具体案例研究显示，存在特定的填充水平，可以显著降低FLNG的俯仰运动幅度，从而提高FLNG的整体稳定性和安全性。 这项研究为FLNG设计提供了一种创新的解决方案，即利用储罐中的液化天然气作为控制元素，以减少由海洋环境引起的关键动态问题。这一策略不仅涉及流体力学，还涉及结构动力学和控制理论，对于提升FLNG设施在恶劣海洋条件下的性能具有重要意义。