移動式壓力容器介質(zhì)晃動數(shù)值模擬及防波裝置研究.pdf

1、本文以全國鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會《液化氣體運(yùn)輸車》標(biāo)準(zhǔn)的編制工作為依托，以盛裝液體介質(zhì)的移動式壓力容器為研究對象，通過數(shù)值模擬方法對容器中的介質(zhì)晃動進(jìn)行了研究，主要探討帶自由面的液體晃動數(shù)值模擬方法，初步研究液體介質(zhì)晃動對剛性壁面的沖擊作用以及容器內(nèi)的防晃裝置設(shè)置情況。 主要工作如下：(1)對國內(nèi)幾家生產(chǎn)汽車罐車的主要廠家進(jìn)行了調(diào)研。廠家反映《液化氣體汽車罐車安全監(jiān)察規(guī)程》中關(guān)于汽車罐車內(nèi)部防波板設(shè)置規(guī)定不合理，規(guī)定的防波

2、空間過小，致使罐車內(nèi)防波板數(shù)量過多；在役罐車防波板脫落問題比較嚴(yán)重，并對防波板的防波效果提出了質(zhì)疑。通過對這些廠家罐車產(chǎn)品的調(diào)研，了解了多種防波板的型式以及防波板與罐體的連接方法。 (2)確定了數(shù)值模擬模型和方法。選用有限體積法和簡化的剛體模型，借助FLUENT軟件，對充有粘性不可壓介質(zhì)的立式圓柱形容器和臥式柱形罐車內(nèi)部介質(zhì)晃動進(jìn)行了模擬，獲得了液體晃動的固有頻率，通過與已有的解析解、實(shí)驗(yàn)值和部分?jǐn)?shù)值解進(jìn)行比較驗(yàn)證，確定了VOF

3、方法用于自由液面的定義，標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型作為湍流計(jì)算模型，并確定了計(jì)算中模型參數(shù)的選擇范圍，還確定了汽車罐車減速運(yùn)動介質(zhì)晃動的等效力學(xué)模型，為進(jìn)一步研究探索了方法和方向。 (3)縱向晃動數(shù)值模擬。對汽車罐車制動減速過程中內(nèi)部介質(zhì)縱向晃動進(jìn)行了模擬，主要研究了制動加速度、充裝系數(shù)和防波板設(shè)置情況與容器受到的介質(zhì)作用力之間的關(guān)系。結(jié)果表明罐體制動過程中介質(zhì)對封頭的作用力遠(yuǎn)大于罐車靜止后介質(zhì)自由晃動時(shí)介質(zhì)對封頭的作用力；充裝系數(shù)較大