[发明专利]一种内浮顶储罐内浮盘在卡盘工况下流固耦合模拟方法

说明书

本发明涉及浮顶储罐技术领域，尤其涉及一种内浮顶储罐内浮盘在卡盘工况下流固耦合模拟方法，包括：测量储罐的蜂窝夹层的尺寸、防转装置距离浮盘边缘的距离和储罐入口速率；获得浮盘材质的结构参数；将浮盘材质的结构参数通过等效模型进行转换，获得新的结构参数；将新的结构参数输入ANSYS的工程数据模块中，计算浮盘的下表面受力情况，评估储罐的安全状况。本发明解决浮盘在不同的进液速度下，浮盘表面的受力变形情况问题；浮盘卡盘时，防转装置的位置对浮盘变形的受力影响以及缺少通过分析浮盘下表面受力情况，对储罐安全状况评估的问题。

技术领域

本发明涉及浮顶储罐技术领域，尤其涉及一种内浮顶储罐内浮盘在卡盘工况下流固耦合模拟方法。

背景技术

随着石油化工行业的发展，对大型储罐的需求量也越来越大。由于石化等液相产品在存储过程中可能会造成挥发，为了减少产品的挥发，采用浮盘是减少挥发的重要措施之一。

目前国内对于大型储罐的研究主要侧重于罐体的结构、罐壁和罐底的应力测试以及储罐内液体对罐壁的流固耦合作用，而对于浮盘在随液体上下运动过程中，液体对浮盘下表面的作用力研究较少。浮盘在随液体上下运动过程中是一个气、液、固的三相耦合作用问题，浮盘在上下运动过程中，浮盘下表面会与液面产生复杂的相互作用，整个过程浮盘是受到液体的浮力而产生位移，液相介质在冲击浮盘时，可能造成浮盘的结构局部破坏，变形后的浮盘可能会造成卡阻。由于卡阻造成的安全事故损失可能远远大于浮盘的造价，因此研究浮盘在不同的进液速度下，浮盘表面的受力变形情况，以及浮盘卡盘时，防转装置的位置对浮盘变形的受力影响有重要的应用价值；现有技术中缺少分析浮盘下表面受力情况来对储罐进行安全评估的问题。

发明内容

针对现有方法的不足，本发明所采用的技术方案是：一种内浮顶储罐内浮盘在卡盘工况下流固耦合模拟方法包括以下步骤：

步骤一、测量储罐的蜂窝夹层的尺寸、防转装置距离浮盘边缘的距离和储罐入口速率；获得浮盘的材质的结构参数；

进一步的，材质包括但不限于不锈钢、铝合金；

进一步的，材质的结构参数包括：弹性模量、剪切模量、密度、影响系数和泊松比；

步骤二、将浮盘材质的结构参数通过等效模型进行转换，获得新的结构参数；

进一步的，等效模型包括：蜂窝板理论等效模型和三明治夹芯理论等效模块。

进一步的，蜂窝板理论等效模型的公式为：

其中，E_x、E_y分别为蜂窝结构等效后的x、y方向上的等效弹性模量；G_xy、G_xz、C_yz分别为蜂窝结构等效后的xy、xz、yz方向上的等效剪切模量；μ_xy为蜂窝结构等效后xy方向上的泊松比；

其中：

式中，e_ij为蜂窝结构整体等效后在坐标系中的刚度系数，H为蜂窝面板以及蜂窝夹层的整体高度，h_c为蜂窝夹层的高度，为蜂窝夹层结构的面板材料在坐标系中的刚度系数，为蜂窝夹层结构的夹芯材料在坐标系中的刚度系数；

其中：

其中，E_cx、E_cy分别为蜂窝夹芯在x、y方向上的等效弹性模量，G_cij为蜂窝夹芯在坐标系中的等效剪切模量，E_f为蜂窝面板的弹性模量，G_f为蜂窝面板的剪切模量，α为影响系数，μ_cxy为蜂窝夹芯等效后xy方向上的泊松比，μ_f为蜂窝面板的泊松比。