發(fā)布時(shí)間：2020-11-08 09:35

　　 貯液結(jié)構(gòu)內(nèi)的流體晃動(dòng)廣泛應(yīng)用于土木、水利、石油、航天、核工業(yè)等多種領(lǐng)域,通常貯液結(jié)構(gòu)頂部需要加蓋封閉,地震來臨時(shí),流體晃動(dòng)會(huì)產(chǎn)生豎向高度,與蓋板接觸后會(huì)對(duì)蓋板造成破壞,因此液面距蓋板需要留出一定距離。目前關(guān)于矩形貯液結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究大多限于平底面,但由于地勢(shì)的多樣化,當(dāng)要求貯液結(jié)構(gòu)底面傾斜一定角度時(shí),有必要對(duì)此類貯液結(jié)構(gòu)內(nèi)流體晃動(dòng)問題進(jìn)行計(jì)算和研究。為得到斜坡底貯液結(jié)構(gòu)頂部蓋板距液面的最優(yōu)距離,討論水平激勵(lì)下的流體小幅晃動(dòng)問題,研究二維斜坡底矩形貯液結(jié)構(gòu)內(nèi)流體地震強(qiáng)迫線性晃動(dòng)。根據(jù)線性勢(shì)流理論,推導(dǎo)出斜坡底矩形貯液結(jié)構(gòu)內(nèi)流體晃動(dòng)等效力學(xué)模型的解析解,大大簡(jiǎn)化了固液耦合計(jì)算,并得到流體表面最大晃動(dòng)高度。運(yùn)用ANSYS軟件的SHELL181單元和FLUID80單元對(duì)考慮流體晃動(dòng)的斜坡底貯液結(jié)構(gòu)的三維模型進(jìn)行建模,使用映射網(wǎng)格劃分方法,對(duì)固體域和液體域統(tǒng)一劃分網(wǎng)格,固液耦合作用分析采用直接耦合解法。假設(shè)貯液結(jié)構(gòu)壁為剛性,對(duì)該模型施加水平正弦波激勵(lì),并將有限元軟件模擬的計(jì)算結(jié)果與算例的解析解計(jì)算值進(jìn)行比較,結(jié)果表明兩者吻合較好,驗(yàn)證了本文給出解析解的準(zhǔn)確性。通過對(duì)有限元模型進(jìn)行分析,得到了貯液結(jié)構(gòu)底面傾斜角度越大,幾何尺寸越高細(xì),流體晃動(dòng)的液面波高越大的結(jié)論。
【學(xué)位單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：TU311.3
【部分圖文】：

圖１－１水庫二號(hào)橫截面??Ｆｉｇ．?１－１?Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ?ＮＯ．２?ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ?ｓｅｃｔｉｏｎ??

第２章墓本公式建立與埋論推導(dǎo)??適用于比例為的貯液結(jié)構(gòu)，如果貯液結(jié)構(gòu)更高，則其中流體移動(dòng)的下部作為剛??體對(duì)貯液結(jié)構(gòu)側(cè)壁施加壓力為：??ＰＶ＇?＝?Ｐ＾／?（２－１Ｓ）??２１２圓形和矩形貯液結(jié)構(gòu)等效系統(tǒng)??假設(shè)具有自由液面的Ｃ液結(jié)構(gòu)受到水平地面加速度《的作用，如圖２４（ａ）所示，則??液體對(duì)貯液結(jié)構(gòu)施加的力有兩種。第一，當(dāng)貯液結(jié)構(gòu)惻壁來回加速時(shí)，一小部分液體被??迫參與此運(yùn)動(dòng)，對(duì)貯液結(jié)構(gòu)施加的反作用力與通過剛性連接到貯液結(jié)構(gòu)的質(zhì)量所施??加反作用力相同，如圖２－ｌ（ｂ）所示，質(zhì)量位于髙度加上，因此它所施加的水平力與??等效液體所施加的合力共線。第二，貯液結(jié)構(gòu)惻壁的運(yùn)動(dòng)使液體產(chǎn)生晃動(dòng)，進(jìn)而對(duì)貯液??結(jié)構(gòu)施加晃動(dòng)力，如圖２４（ｂ）所示，該振蕩力與可沿約束彈簧水平振蕩的質(zhì)量所施??加的晃動(dòng)力相同。??■Ｊ—卜一￣ｌｊ??１??－ｒ?一，?■￣Ｖｉ—！?－＾１４—????ｆｔ?＿?＾??、■?＂．一＿?＿??ｈ，??ｉ?］Ｌ?．?■?—＾?ＩＬ．．．．????????■」??（力自由水面貯漭結(jié)構(gòu)?作）質(zhì)量ｓｉ箸等效系統(tǒng)??圖２－１貯液結(jié)構(gòu)等效動(dòng)態(tài)系統(tǒng)??ＦｉｇＪＺ－１?Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?ｄｊｕａｍｋ?ｓｊｒｓｔｅｍ?ｆｏｒａ?ｗａｔｅｒ?ｔａｎｋ??對(duì)于半徑為ａ和水深力的圓形貯液結(jié)構(gòu)，等效系統(tǒng)由以下各式指定：??ｌ．ｌＲ�。�??．，?？?，，?，ｔａｎＪｉ?１．８／？／Ｊ？??Ｍ，?＝０．６Ｍ??（２－２０）??ｌＥｈ／Ｒ??勾＝?５—４」！－與?（；２＿２１）??Ｍ?Ｒ１??德Ｈ?岡??ＩＳ??

第２章墓本公式建立與埋論推導(dǎo)??氣，（２－５７）??由上式可以看出，童力加速度可以決定頻率，流體自由表面會(huì)發(fā)生晃動(dòng)是因?yàn)橹亓??的原因，童力總是將晃動(dòng)的液面拉回平衡位置，所以童力的作用相當(dāng)于作用在自由表面??上的恢復(fù)力，進(jìn)而流體自由表面的波動(dòng)也被稱作＾力波＇特征函數(shù)代表了??流體自由液面第／階晃動(dòng)振型，也就是：??Ｃ，?ｓｉｎ?＾－＾ｘｓｊｒ＇?＝?Ｉ３ｓ５＆－－－??％（ｘ＝ｒ）｜ｒ＿０＝?＇?２ａ?（２－５Ｓ）??Ｄ，?ｃｏｓ?ｘ，?ｊ?—?２．４．６，??其中Ｑ、Ａ為常數(shù)。??２．２＿３貯液結(jié)構(gòu)內(nèi)流體的地震強(qiáng)迫線性晃動(dòng)??一矩形ｔ液結(jié)構(gòu)如圖２－３所示，假設(shè)貯液結(jié)構(gòu)整體承受一個(gè)水平方向的加速度激勵(lì)??＆（；）作用，設(shè)ｘ方向?yàn)榘�（ｆ）的正方向，設(shè)液面的波髙反應(yīng)為假設(shè)Ｐｆｃ液結(jié)構(gòu)??為剛性體，使用相對(duì)速度勢(shì)函數(shù)來表述移動(dòng)貯液結(jié)構(gòu)內(nèi)流體的運(yùn)動(dòng)。在地震激勵(lì)不大的??情況下，貯液結(jié)構(gòu)處于小幅線性晃動(dòng)，在相對(duì)坐標(biāo)下，根據(jù)文獻(xiàn)［１８］可知，流體的??強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)滿足以下方程：??ｚ??—?〇?Ｘ??名?Ｉ??一?＼?啟??營?°??ｙ?＜??Ｖ．ｙ?聲??Ｉ－?５?－ｈ?３?■??圖２－３受水平加速度作用的貯洧結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ２－３?Ｌｉｑｕｉｄ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｓｔｍｃｔｕｒｅ?ａｆｆｅｃｔｅｄ?ｂｙ?ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ??＃〇＿：０?＋氣：之叫：）Ｅ?ｎ?（２－５９）??ｄｘ?ｄｚ??州＇二－Ｑ?（２－６０）??如，－±ａ??噸?４?＝０?（２－６１）??各二?ｚ￣－Ｈ??２３??
【參考文獻(xiàn)】

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1 胡曉明;李萬莉;趙志國;孫麗;;液罐車罐體內(nèi)液體橫向晃動(dòng)研究[J];應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào);2013年05期

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本文編號(hào)：2874605