基于流固耦合作用的深冷夾套液化罐車的安全評估.pdf

1、摘要I摘要液化罐車在遇到緊急制動或緊急避讓轉彎等突發(fā)狀況時，罐內(nèi)液體晃動流動與罐車壁面會形成流固耦合作用，而在罐壁表面誘發(fā)液錘沖擊作用，從而影響罐體強度，這可能會誘發(fā)罐車發(fā)生側翻和強度失效的交通事故和爆炸安全事故，所以，系統(tǒng)研究罐車在緊急制動和緊急避讓轉彎過程中誘發(fā)的液擊沖擊對罐車結構強度和運動穩(wěn)定性的影響，這對于研究建立科學的液化罐車設計理論具有重要科學指導意義。本文以深冷夾套液化罐車為研究對象，系統(tǒng)模擬研究了罐車在緊急避讓轉彎的液體

2、晃動誘發(fā)的液擊沖擊形成機理，研究建立液擊沖擊與其關鍵調(diào)控參數(shù)的關聯(lián)關系，明晰了關鍵調(diào)控參數(shù)，研究了緊急避讓轉彎的流固耦合作用誘發(fā)的液擊沖擊對液化罐車結構動力學響應及失效的影響，為建立科學的深冷液化罐車設計理論奠定科學的理論基礎。在緊急避讓轉彎過程中所誘發(fā)的液體晃動現(xiàn)象是液體沿罐體內(nèi)表面進行的不對稱環(huán)向液體晃動，不對稱環(huán)向液體晃動的流固耦合作用會誘發(fā)明顯的液擊沖擊壓力，緊急避讓的不對稱環(huán)向液體晃動的流固耦合作用所誘發(fā)的最大液擊沖擊壓力是其

3、液柱靜壓力的246倍，明顯大于緊急制動誘發(fā)的最大液擊沖擊壓力，研究表明液化罐車緊急避讓是其最危險工況；通過罐內(nèi)增設四塊橫向防波板和一塊縱向防波板的技術措施，可使深冷夾套液化罐車在實際緊急避讓轉彎工況下的最大液擊沖擊壓力由2.46MPa降至1.28MPa，降幅高達48%，研究表明增設縱向防波板可明顯抑制緊急避讓轉彎不對稱環(huán)向液體晃動的流固耦合作用所誘發(fā)的液擊沖擊效應；設計壓力和實際緊急避讓液擊沖擊壓力組合載荷工況下的罐體結構應力明顯大于A

4、SME規(guī)范第Ⅻ卷設計標準的設計壓力和慣性力組合載荷工況的罐體結構應力，ASME規(guī)范第Ⅻ卷設計標準通過慣性力來反映實際緊急避讓轉彎的慣性影響是不安全和不科學處理方法，其不科學之處在于ASME規(guī)范第Ⅻ卷設計標準僅考慮了慣性加速度誘發(fā)的慣性力直接在罐體中誘發(fā)的滿足力的平衡關系的機械應力，并沒有體現(xiàn)實際緊急避讓慣性誘發(fā)的不對稱環(huán)向液體晃動的流固耦合作用所產(chǎn)生的明顯液擊沖擊壓力；應力分析安全評定研究結果表明：按現(xiàn)有ASME規(guī)范第Ⅻ卷設計標準的設計