货舱内液化矿砂晃荡机理及数值计算研究

装载含水量较高矿砂的船舶在长时间摇摆和振动时,装载的矿砂会出现液化现象,其中的水分会析出,并在矿砂表面形成自由液面.受液化矿砂的粘性流动及表层液面的影响,运输该类货物的船舶易发生倾覆事故.建立了载有液化矿砂的三维货舱数值模型,探讨了货舱晃荡时矿砂液面、壁面载荷以及货舱横摇力矩的变化规律等;结合横摇实验现象对液化矿砂晃动机理和危害性进行了初步验证.结果表明:货舱内粘性矿砂的流动滞后于货舱的横摇运动,因而货舱横摇力矩的变化与货舱运动存在着相位滞后的关系,其最大值发生在货舱处于最大晃动角度后返回到平衡位置的过程中;货舱回摇过程中,倾侧的液化矿砂不能及时回流,会在一侧产生堆积,进而增加船舶倾侧力矩,最终可能会导致船舶倾覆.