[發(fā)明專利]一種內(nèi)浮頂儲罐內(nèi)浮盤在卡盤工況下流固耦合模擬方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310532816.8
• 申請日: 2023-05-12
• 公開（公告）號: CN116522822A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃勇;郝景麗;鄧文輝
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/23;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 常州市英諾創(chuàng)信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

本發(fā)明涉及浮頂儲罐技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種內(nèi)浮頂儲罐內(nèi)浮盤在卡盤工況下流固耦合模擬方法，包括：測量儲罐的蜂窩夾層的尺寸、防轉(zhuǎn)裝置距離浮盤邊緣的距離和儲罐入口速率；獲得浮盤材質(zhì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)；將浮盤材質(zhì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)通過等效模型進行轉(zhuǎn)換，獲得新的結(jié)構(gòu)參數(shù)；將新的結(jié)構(gòu)參數(shù)輸入ANSYS的工程數(shù)據(jù)模塊中，計算浮盤的下表面受力情況，評估儲罐的安全狀況。本發(fā)明解決浮盤在不同的進液速度下，浮盤表面的受力變形情況問題；浮盤卡盤時，防轉(zhuǎn)裝置的位置對浮盤變形的受力影響以及缺少通過分析浮盤下表面受力情況，對儲罐安全狀況評估的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及浮頂儲罐技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種內(nèi)浮頂儲罐內(nèi)浮盤在卡盤工況下流固耦合模擬方法。

背景技術(shù)

隨著石油化工行業(yè)的發(fā)展，對大型儲罐的需求量也越來越大。由于石化等液相產(chǎn)品在存儲過程中可能會造成揮發(fā)，為了減少產(chǎn)品的揮發(fā)，采用浮盤是減少揮發(fā)的重要措施之一。

目前國內(nèi)對于大型儲罐的研究主要側(cè)重于罐體的結(jié)構(gòu)、罐壁和罐底的應(yīng)力測試以及儲罐內(nèi)液體對罐壁的流固耦合作用，而對于浮盤在隨液體上下運動過程中，液體對浮盤下表面的作用力研究較少。浮盤在隨液體上下運動過程中是一個氣、液、固的三相耦合作用問題，浮盤在上下運動過程中，浮盤下表面會與液面產(chǎn)生復雜的相互作用，整個過程浮盤是受到液體的浮力而產(chǎn)生位移，液相介質(zhì)在沖擊浮盤時，可能造成浮盤的結(jié)構(gòu)局部破壞，變形后的浮盤可能會造成卡阻。由于卡阻造成的安全事故損失可能遠遠大于浮盤的造價，因此研究浮盤在不同的進液速度下，浮盤表面的受力變形情況，以及浮盤卡盤時，防轉(zhuǎn)裝置的位置對浮盤變形的受力影響有重要的應(yīng)用價值；現(xiàn)有技術(shù)中缺少分析浮盤下表面受力情況來對儲罐進行安全評估的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有方法的不足，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種內(nèi)浮頂儲罐內(nèi)浮盤在卡盤工況下流固耦合模擬方法包括以下步驟：

步驟一、測量儲罐的蜂窩夾層的尺寸、防轉(zhuǎn)裝置距離浮盤邊緣的距離和儲罐入口速率；獲得浮盤的材質(zhì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)；

進一步的，材質(zhì)包括但不限于不銹鋼、鋁合金；

進一步的，材質(zhì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括：彈性模量、剪切模量、密度、影響系數(shù)和泊松比；

步驟二、將浮盤材質(zhì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)通過等效模型進行轉(zhuǎn)換，獲得新的結(jié)構(gòu)參數(shù)；

進一步的，等效模型包括：蜂窩板理論等效模型和三明治夾芯理論等效模塊。

進一步的，蜂窩板理論等效模型的公式為：

其中，E_x、E_y分別為蜂窩結(jié)構(gòu)等效后的x、y方向上的等效彈性模量；G_xy、G_xz、C_yz分別為蜂窩結(jié)構(gòu)等效后的xy、xz、yz方向上的等效剪切模量；μ_xy為蜂窩結(jié)構(gòu)等效后xy方向上的泊松比；

其中：

式中，e_ij為蜂窩結(jié)構(gòu)整體等效后在坐標系中的剛度系數(shù)，H為蜂窩面板以及蜂窩夾層的整體高度，h_c為蜂窩夾層的高度，為蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的面板材料在坐標系中的剛度系數(shù)，為蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的夾芯材料在坐標系中的剛度系數(shù)；

其中：

其中，E_cx、E_cy分別為蜂窩夾芯在x、y方向上的等效彈性模量，G_cij為蜂窩夾芯在坐標系中的等效剪切模量，E_f為蜂窩面板的彈性模量，G_f為蜂窩面板的剪切模量，α為影響系數(shù)，μ_cxy為蜂窩夾芯等效后xy方向上的泊松比，μ_f為蜂窩面板的泊松比。