考虑液体晃荡的部分充液圆柱壳受迫振动分析

来源：振动与冲击杂志2024年第3期北京时间：

作者：韩越洋,，朱翔,,，李天匀,,，张帅,

单位：1.华中科技大学船舶与海洋工程学院， 武汉430074;2.船舶与海洋水动力湖北省重点实验室， 武汉 430074; 3.高新船舶与深海开发装备协同创新中心， 上海 200240

摘要：充液圆柱壳结构广泛存在于在工程中，在外部激励作用下，圆柱壳会与流体产生耦合振动，且未充满的液面也会产生晃荡，这种耦合振动响应分析在工程中具有重要意义。本文提出了一种求解考虑内部液体小幅晃荡的弹性圆柱壳振动响应的半解析法。首先分别在壳体建立结构坐标系、在自由液面建立液体坐标系，各自用来描述结构及内部液体的运动。基于Flügge壳体理论建立了圆柱壳的运动控制方程。将液体视为为无粘、不可压缩的理想流体，根据线性水波理论和液体自由表面运动边界条件，得出了内部液体的速度势函数。通过流固耦合界面的连续性条件，结合坐标变换推导得到流固耦合系统的运动控制方程。研究了壳体在径向点力激励下振动响应，并得出了对应的液面晃荡响应。和有限元法对比验证了方法的正确性，然后改变相关参数讨论了考虑内部液体晃荡的弹性圆柱壳振动响应特性。

关键词：弹性圆柱壳；部分充液；液面线性晃荡；流固耦合；受迫振动；响应特性