[发明专利]带圆环柱形消能层的有中心柱型储液罐及其受力计算方法

说明书

本发明属于储液装置技术领域，涉及一种带圆环柱形消能层的有中心柱型储液罐及其受力计算方法，包括圆环柱形消能层、中心圆柱、注液口，圆环柱形消能层包括多孔泡沫材料层、内外侧钢筋网。中心圆柱设于圆环柱形消能层内，圆环柱形消能层设于储液罐内，多孔泡沫材料层由内外侧钢筋网夹持固定，内外侧钢筋网、中心圆柱，罐壁在任意横截面同心。内外侧钢筋网与罐顶和储液罐基座之间通过固接。根据比例边界有限元方法计算储液罐的受力，数值结果表明其圆环柱形消能层具有较好的消能作用。本发明与现有技术相比，减晃效果好；减晃材料制造简单，价格低廉、经济；减晃材料质量轻，对储液罐基础负载影响小。

技术领域

本发明属于储液装置技术领域，涉及一种带圆环柱形消能层的有中心柱型储液罐及其受力计算方法，具体的说就是一种能够借助圆环柱形消能层的阻尼消能特性吸收液箱内部的部分晃荡能量来达到抑制液体晃荡效应的储液罐。

背景技术

液体晃荡现象广泛存在于航空航天、航洋运输、水利、核电等实际工程中。晃荡是一种非常复杂的流体运动，呈现出很强的非线性和随机性，在地震等外部激励下，储液容器内液体可能会出现剧烈晃荡，特别是当外界激励频率达到或者接近容器系统固有频率时会发生共振，使晃荡幅度进一步加大。剧烈的液体晃荡有可能产生极大的冲击力，对结构造成危害：如在地震激励下，大型渡槽内大质量水体的运动会对渡槽结构的动力特性及地震响应会产生重要影响；运载火箭在飞行中，燃料储箱中的液体晃荡会影响飞行器控制系统的正常工作，引起动力不稳定性，甚至造成事故；地震时，引起的较强的晃荡压力会造成储液罐结构的破坏，严重时，导致液体泄漏，这对油罐、核反应炉等来说，是及其危险的；海上液货轮的摇荡所引起的晃荡会导致稳性的损失，剧烈的晃荡压力会对容器壁面产生强烈的冲击，从而造成结构的破坏，严重时会造成油气的泄漏。由此可见，剧烈的液体晃荡可能会对人们的生命财产造成巨大的威胁，必须加以防止。

研究液体晃荡的特性及液体发生晃荡的机理，由此通过合理的液舱设计，优化储液容器结构及设计新型灌体等手段来控制或减小液体晃荡幅值从而减小对储液容器的冲击压力，降低事故发生的可能性是当前的研究热点和重点。然而，如今常见的减晃装置是阻尼挡板，这种结构形式简单，但是其仅仅依靠挡板对波浪能量的反射作用，减晃效果极大地依赖于容器形状、安装位置、液体深度等客观因素，并且这种挡板对容器的固有频率影响较小，适用性较差。另外，近年来，开孔结构由于继承了阻尼挡板反射波浪能量的特性，同时液体能够部分通过开孔结构，具有良好的折射波浪能量的作用，减晃效果明显优于阻尼挡板，也逐渐引起人们的注意，但是这类结构厚度较小，仅仅依靠结构对波浪的折射和反射作用耗散波浪能量，阻尼性差，缓冲作用有限。

针对上述问题，本发明提出一种带圆环柱形消能层的有中心柱型储液罐，这种消能结构，同时继承了阻尼挡板和开孔结构反射和折射波浪能量的特性，另外，由于消能结构具有一定的厚度，因此能够在厚度范围内更加充分的吸收晃荡能量，具有更好的阻尼和缓冲晃荡能量的作用。并且首次将比例边界有限元方法应用于此类储液容器的数值模拟中，数值结果表明其圆环柱形消能层具有较好的消能作用。

发明内容

针对现有技术提供的问题，本发明提供一种带圆环柱形消能层的有中心柱型储液罐，具体的说就是一种能够借助圆环柱形消能层的阻尼消能特性吸收液箱内部的部分晃荡能量来达到抑制液体晃荡效应的储液罐。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：