[發(fā)明專利]一種帶雙層圓筒形格柵的儲(chǔ)液罐及其受力計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810022037.2
• 申請(qǐng)日: 2018-01-10
• 公開（公告）號(hào): CN108082764B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 臧全勝;林皋;劉俊;葉文斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B65D90/00
• 分類號(hào): B65D90/00
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

1.一種帶雙層圓筒形格柵的儲(chǔ)液罐的受力計(jì)算方法，其特征在于，所述的儲(chǔ)液罐包括罐壁(1)、罐頂(2)、格柵一(3)、格柵二(4)、注液口(5)、罐底(7)；所述的罐壁(1)、格柵一(3)、格柵二(4)均為圓筒形，三者在任意橫截面同心，其中，格柵一(3)為內(nèi)層格柵，格柵二(4)為外層格柵；格柵一(3)、格柵二(4)均為開孔結(jié)構(gòu)，其孔隙影響系數(shù)是均勻的；格柵一(3)、格柵二(4)與罐頂(2)和罐底(7)之間通過(guò)焊接相連；注液口(5)在罐壁(1)的下部，用于向儲(chǔ)液罐內(nèi)注入液體(6)；

所述的受力計(jì)算方法，步驟如下：

設(shè)儲(chǔ)液罐的罐體半徑為b，格柵一半徑為a，其孔隙影響系數(shù)為G1；格柵二半徑為c，其孔隙影響系數(shù)為G2，儲(chǔ)液罐內(nèi)裝有深度為H的液體；儲(chǔ)液罐底端固定，并在X方向承受x＝Ae^-iωt的晃蕩位移，其中，A為晃蕩位移幅值，ω為晃蕩頻率，t為時(shí)間；液體密度ρ，重力加速度g；

第一步，將整個(gè)流域劃分為三個(gè)計(jì)算子域，第一個(gè)計(jì)算子域?yàn)楦駯乓恍纬傻膱A柱域Ω_Ⅰ，第二個(gè)子域?yàn)楦駯乓缓透駯哦g的圓環(huán)柱域Ω_Ⅱ，第三個(gè)子域?yàn)楦駯哦c儲(chǔ)液罐罐體之間的圓環(huán)柱域Ω_Ⅲ；

第二步，采用速度勢(shì)函數(shù)Φ(x,y,z,t)表示每個(gè)子域中的流體：

上式中滿足三維拉普拉斯方程，并表示為：

其中，上式右端項(xiàng)中第一項(xiàng)代表傳播模態(tài)對(duì)總速度勢(shì)的貢獻(xiàn)；第二項(xiàng)代表非傳播模態(tài)對(duì)總速度勢(shì)的貢獻(xiàn)；其中，和分別滿足亥姆霍茲方程和修正的亥姆霍茲方程，k₀和k_m(m＝1,2,…,∞)滿足色散方程，x,y,z表示三維笛卡爾坐標(biāo)；

同時(shí)，設(shè)Ω_Ⅰ，Ω_Ⅱ和Ω_Ⅲ中的速度勢(shì)分別用和表示，則各個(gè)子域之間滿足的耦合邊界條件為：在儲(chǔ)液罐罐體上，滿足在格柵一處滿足在格柵二處滿足其中，i為虛數(shù)單位，和為速度勢(shì)的法向?qū)?shù)；

第三步，應(yīng)用比例邊界有限元方法得到關(guān)于和的比例邊界有限元控制方程，如下式所示：

其中，為關(guān)于和的節(jié)點(diǎn)值，E₀,E₂為系數(shù)矩陣，ζ＝k₀bξ，ξ為比例邊界有限元坐標(biāo)中的徑向坐標(biāo)；

第四步，解比例邊界有限元控制方程得到和的節(jié)點(diǎn)值，并由此得到各個(gè)子域的速度勢(shì)函數(shù)，并根據(jù)疊加原理求得總場(chǎng)速度勢(shì)；

第五步，待總場(chǎng)速度勢(shì)求出來(lái)后，液體速度、波面高度和動(dòng)態(tài)壓力分別由以下表達(dá)式確定：p＝-ρΦ_,t；儲(chǔ)液罐所受總力按下式計(jì)算：其中為結(jié)構(gòu)單位長(zhǎng)度上受到的力。