移動式壓力容器介質晃動數(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準化技術委員會《液化氣體運輸車》標準的編制工作為依托，以盛裝液體介質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晃動進行了研究，主要探討帶自由面的液體晃動數(shù)值模擬方法，初步研究液體介質晃動對剛性壁面的沖擊作用以及容器內的防晃裝置設置情況。 主要工作如下：(1)對國內幾家生產汽車罐車的主要廠家進行了調研。廠家反映《液化氣體汽車罐車安全監(jiān)察規(guī)程》中關于汽車罐車內部防波板設置規(guī)定不合理，規(guī)定的防波

2、空間過小，致使罐車內防波板數(shù)量過多；在役罐車防波板脫落問題比較嚴重，并對防波板的防波效果提出了質疑。通過對這些廠家罐車產品的調研，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的立式圓柱形容器和臥式柱形罐車內部介質晃動進行了模擬，獲得了液體晃動的固有頻率，通過與已有的解析解、實驗值和部分數(shù)值解進行比較驗證，確定了VOF

3、方法用于自由液面的定義，標準k-ε湍流模型作為湍流計算模型，并確定了計算中模型參數(shù)的選擇范圍，還確定了汽車罐車減速運動介質晃動的等效力學模型，為進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部介質縱向晃動進行了模擬，主要研究了制動加速度、充裝系數(shù)和防波板設置情況與容器受到的介質作用力之間的關系。結果表明罐體制動過程中介質對封頭的作用力遠大于罐車靜止后介質自由晃動時介質對封頭的作用力；充裝系數(shù)較大