液体晃荡压力分布规律OpenFOAM模拟研究

利用振动台试验数据对基于开源程序OpenFOAM建立的液体晃荡模型进行了验证．利用验证后的数值模型研究了液体深度与液舱长度比为0.15和0.33两种工况下,矩形液舱在不同频率下的液体晃荡压力分布规律．冲击压力最大值及其均方差对频率的响应曲线显示液体深度与液舱长度比为0.33时比0.15时更容易发生剧烈的晃荡现象．不同液体深度的晃荡冲击压力对频率的响应曲线呈现不同的规律：对浅水晃荡来说,压力最大值随着频率的增大先缓慢增大后快速减小;对有限水深晃荡来说,压力最大值随着频率的增大先快速增大后缓慢减小．晃荡压力沿舱壁的垂向分布规律表明最大冲击压力位于自由液面稍上处,并且位于最大冲击压力位置之下的压力沿舱壁的分布规律均可以拟合为二次多项式形式．     

大尺度储舱液体晃荡砰击压力测量方法研究

超大型浮式液化天然气生产储卸装置(Floating Liquefied Natural Gas,FLNG)储舱中液体晃荡引起的砰击荷载会导致舱壁结构强度破坏.室内大尺度晃荡模型实验是最能真实反映砰击物理过程的研究方法.由于液体和气体均具有可压缩性,导致砰击压力瞬时增大,因此,实验研究中如何准确地测量砰击载荷是关键问题.为了研究测量砰击载荷的准确性、灵敏性和可靠性,采用了大吨位的六自由度运动平台与大尺度模型舱,分别采用薄膜型和针孔型压阻式传感器对储舱中液体晃荡引起的砰击载荷进行测量,并对砰击过程进行了实验观测.从时域角度提出了从砰击发生时间来分析流体砰击垂直舱壁的过程,并采用相关性方法分析测量区域内砰击载荷的空间相关性(垂直、水平).结果表明,针孔型压力传感器对气体衰减振荡的物理现象更敏感,而薄膜型压力传感器测量的均值效应较突出;冲击点位置下方的区域在水平和垂向上具有线性相关的特性,建议在冲击点附近采用阵列式压力传感器布局,可以更准确地捕捉冲击点的发生位置和载荷量级.     

有限液深下弹性侧壁液舱内晃荡共振特性实验研究

对有限液深下,弹性侧壁矩形液舱内液体晃荡的共振特性进行了物理模型实验研究.通过扫频实验给出了不同液深和激励振幅下舱内液体的最低阶固有频率.自由液面形状和高度经由影像采集与分析系统得到,通过压力和应变采集系统分别得到作用在舱壁上的晃荡压力和舱壁的应变.对有限液深下弹性侧壁液舱内自由液面波形进行了描述,同时在时域和频域范围内对自由液面高度、晃荡压力和结构应变的共振变化特性进行了分析,并且对弹性侧壁液舱内结构应变的时间变化特性和空间分布特性做了进一步的研究和讨论.结果表明:晃荡压力和结构应变波峰处均出现双峰,压力和应变频谱受双峰的影响较大;在顶盖舱壁上,距顶角不远位置处更容易出现较大的应变.     

内嵌晃荡液体减振的流固耦合分析

在考虑流体黏性及表面张力作用的情况下,采用分离求解器交错迭代隐式耦合的方法建立了内嵌晃荡减振器的弹性悬臂梁做自由衰减振动或受迫振动的流固耦合物理模型,并对悬臂梁晃荡减振过程进行了瞬态数值计算;结合计算结果与减振理论,分析了内嵌流体导致梁振动衰减的主要原因,认为悬臂梁振动过程中液体受迫晃荡受自由晃荡的影响,其相对位移滞后于梁的振动位移,液体对梁的阻碍冲量大于激励冲量。由此,提出了以振动频率与驻波频率的比值γ来表征自由晃荡,并采用数值模拟方法比较了不同γ下方形容器受迫摇晃的液体作用力,以及晃荡减振器在悬臂梁自由衰减振动中的减振性能。结果表明,γ值越大,单位质量液体的减振效果越明显。该结果可为优化晃荡减振器研究提供参考。     

不同海浪谱激励下矩形液舱内液体晃荡试验研究

在振动台上试验研究了矩形液舱在宽频带Bretschneider谱与窄频带JONSWAP谱分别激励下的随机晃荡自由液面波特性及其对液舱内壁的冲击压力分布规律,并详细讨论了两种海浪谱作用下自由液面高程最大值及动态压力最大值随谱峰周期和有效波高的变化关系.研究发现相同有效波高、谱峰周期条件下,Bretschneider谱激励下的液体晃荡比JONSWAP谱激励下的液体晃荡更为剧烈.自由液面高程频域分析表明两种海浪谱作用下的自由液面波形状主要受液舱最低固有频率调制,晃荡波能量主要集中在液舱最低固有频率上,且液舱内各测点处的最大动态压力从液舱底部到自由液面处依次增大.     

密度分层液体晃荡非线性相互作用机理研究

基于振动台试验研究了水平激励下的密度分层液体晃荡,利用Morlet小波变换和小波二阶相关谱分析了密度分层液体晃荡的非线性作用.Morlet小波变换显示界面波最大波高和最大晃荡压力发生在强非线性相互作用的时间段内,当外激励频率远离理论固有频率时,只在密度分层液体晃荡初始时间段内发生较强的非线性相互作用,当外激励频率等于固...     

垂直隔板开孔率对液体晃荡影响的试验

为了研究垂直隔板开孔率对液体晃荡特性的影响,采用六自由度运动模拟平台,在外激励频率为0.8～1.2倍无隔板液舱一阶固有频率范围内,对安装不同开孔率垂直隔板的矩形液舱开展了一系列晃荡试验.试验结果表明:不同外激励频率作用下开孔率为0.1的开孔隔板在减小液体最大晃荡波高和部分位置的最大冲击压强等方面优于无孔隔板;开孔隔板抑...     

棱形液舱内液体晃荡问题的SPH数值模拟

应用改进的SPH方法模拟棱形液舱在不同充液比、横摇激励频率工况下的液体晃荡行为。该方法能模拟出液体大幅度非线性晃荡产生的翻卷、破碎等现象,模拟结果与实验结果吻合较好。通过改变舱体结构,对带有隔板的棱形液舱进行数值模拟,分析隔板对液体晃荡特性的影响。结果表明:充液比及激励频率对液体的晃荡特性有重要影响,且适当改变箱体结构可以有效地抑制晃荡现象。     

基于RAMMS-AVALANCHE模型的雪崩模拟参数敏感性分析

以巩乃斯大陆性气候雪崩危险区为研究背景,建立三维数字地形模型对雪崩运动过程进行模拟。研究RAMMS雪崩数值模拟结果的影响因素,分析计算网格分辨率、雪层断裂深度、摩擦系数3种参数值对模拟结果的影响程度及敏感性。通过单因素分析法对比不同参数下模拟结果进而得出3种参数的影响程度,采用灰色关联法分析参数对模拟结果的敏感性。结果表明：选择合适的计算网格分辨率能提高模拟结果的准确性;雪层断裂深度每减少10%,流动高度变化率在5%～7%;流动速度变化率在1%～2%;冲击力变化率在2%～3%;而摩擦系数的大小主要对堆积区特征值和雪崩停止时间产生较大影响,对运动过程中的特征值影响较小。在此基础上进行敏感度计算,根据计算结果确定各特征值最大影响性时参数的主次关系。研究结果明晰了雪崩模拟各输入参数的敏感性,可有效提高雪崩数值模拟参数选取的合理性和计算结果的准确性,为雪崩灾害危险程度分析提供依据。     

浅谈室内实验研究储层敏感性

随着人类对能源需求的日益增长,对于油气的开发力度也在不断加大,而在开发过程当中难免会对开采当地的环境尤其是开采储层造成伤害。为了减少油气在开发与开采过程中各种因素对储层的伤害,我们会在开采之前在室内对储层敏感性方面做大量的研究工作,进行一些应力敏感、速敏、水敏、酸敏、碱敏的相关实验以及各种化学物质对储层伤害性评价实验。从而确定开采储层的一些相关性质,在开采过程中做到趋利避害达到减少储层的伤害的目的。     

液体火箭发动机热试车的实验研究

为了考核贮存××年的液体火箭发动机的性能 ,进行了液体火箭发动机热试车的研究 .实验采用了NEFF62 0实时全数字采集系统 ,得到了在启动段、平稳段、关机段燃烧室的压力、推力、推进剂流量及压调器、稳定器出口压力等主要参数随时间变化的曲线 .对实验结果分析表明 :3次热试车数据在启动段都具有很好的一致性 ,贮存××年后的发动机仍具有良好的启动特性 ;关机段各参数的特征变化曲线非常接近 ,各参数在得到予令关机信号后都能迅速转入末级工作状态 ,并存在明显的“平台”效应 ,仍然具有良好的运载精度 ;压调器和稳定器都具有很好的调节性能 ,能满足发动机正常工作状态下的要求 .得出的结论对发动机的性能考核、设计、理论研究和数值计算都具有实际意义和参考价值     

基于FLAC3D桩-锚支护结构参数敏感性分析

该文以锦州石化公司新建柴油罐基坑工程为研究对象，利用大型有限差分软件FLAC3D对影响基坑开挖的桩锚支护结构敏感性参数进行了数值仿真分析，得出了桩锚支护敏感性参数对基坑变形的影响规律，并对重要参数进行了讨论，为今后类似工程提供了参考。     

液体表面张力系数的实验研究

在用焦利秤测定水的表面张力系数的实验中,同学们的实验结果相对误差很大,一般均为10—20%,少数竟高达40%。如何减少测量误差成了提高本实验教学效果的重要问题。大量实验表明从以下六个方面考虑,对减少测量误差有较明显的作用。     

液化地基自由场振动台试验的土性参数识别

基于已进行的液化地基自由场振动台试验,利用参数识别技术对试验记录的土体加速度和孔隙水压力进行分析,研究了场地液化机理及土的动力特性.由自由场振动台试验的土体加速度记录求出土体的动剪切应力—应变曲线,并研究了土体的动剪切模量及阻尼特性随动剪切应变的变化关系.结果表明:利用参数识别技术识别的土的刚度与土动力性质试验获得的数据基本一致,而阻尼要高于土动力性质试验的结果;孔隙水压力增长对土的剪切波速有影响,会引起土的刚度降低.     

液体除湿空调系统的实验研究

以实际液体除湿空调系统为对象,改变液体除湿空调系统中除湿器、再生器的输入空气、溶液的温度、湿度、流量、浓度等参数,研究输入参数变化对输出参数的影响.在优化的系统运行参数条件下,改变供能热源温度,研究液体除湿空调系统整体运行时输出参数的变化和系统制冷量、耗能量及COP值的变化规律.实验结果表明,当再生热源为90℃时,空调送风温度稳定在21℃,热力系数为0.6左右,基本能满足舒适性空调的送风要求.     

承压含水层中孔压变化规律的振动台实验研究

为研究不同地震动作用下承压含水层中孔压变化规律及其主要影响因素,开展了基于地震模拟振动台的承压含水层孔隙水压力变化实验研究。结果表明:①地震动作用下孔压变化形态可分为振荡、振荡上升以及阶升三种类型,孔压变化形态及幅度均与加速度峰值密切相关,而与频率相关度较低;②孔压增量随加速度峰值增大而增大,其增长规律可表示为以加速度峰值为自变量的二次函数;③孔压消散过程基本呈线性规律,且消散速率与加速度峰值大小有关,加速度峰值越大,振后孔压消散速率越快。实验可为后续探究地震动作用下孔压变化信息在含水层中的传递机理提供一定参考。     

裂纹梁固有频率对参数敏感性分析

为了完善敲击实验理论,确定各种参数误差对裂纹识别的影响程度,从而提高敲击实验的准确性,选取几种典型裂纹梁的几何参数与物理参数,设置相应的参数误差,通过仿真逐一分析裂纹梁固有频率对不同参数的敏感性．同时针对不同几何参数,具体分析了其加工误差对实验结果的影响,并用精加工的试件进行了敲击实验．结果表明：矩形截面裂纹梁固有频率对高度和长度较为敏感,圆形截面裂纹梁固有频率对半径和长度较为敏感,在试件加工及敲击实验中,对这几个参数的精度须严格控制．     

钢箱梁斜拉桥结构参数敏感性分析

为保证钢箱梁斜拉桥成桥后的线形和内力满足设计要求,以某跨海斜拉桥为工程依托,采用MIDAS/Civil有限元软件建立全桥空间杆系模型对相关设计参数进行敏感性分析,研究主梁自重、斜拉索索力、施工临时荷载等结构参数对成桥状态的主梁应力、主梁线形和拉索索力的敏感程度。结果表明:主梁自重和斜拉索二次张拉索力对成桥状态的结构行为有显著影响,属于敏感性因素;主梁应力和斜拉索索力对结构参数的敏感程度低于主梁线形。研究结果可为确定监控关键控制量、结构参数识别以及误差修正提供科学依据,也对其他类似桥梁工程具有借鉴意义。     

粘滞阻尼墙模型的振动台实验方法

粘滞阻尼墙是一种速度相关型的阻尼器,依靠粘滞材料的剪切变形来耗能.对粘滞阻尼器进行实验加载的传统方法是采用高速作动器,对实验设备要求比较高.为了降低实验成本,利用更普及的实验设备——振动台对粘滞阻尼墙模型进行加载,提出了一种新的实验方法:实验模型中完全由粘滞阻尼墙承担水平力,没有设置其它的抗侧构件;水平力由与粘滞阻尼墙内部钢板相连的配重的惯性效应产生;配重的自重通过承重构件传递到滑轮上.同时提出了高精度的数据拟合和分析方法,可以通过计算间接得到粘滞阻尼墙的滞回曲线.设计、制作了一个小比例实验模型,通过振动台加载,取得了很好实验效果,证明了所提实验方法的正确性.最后通过理论推导,针对利用振动台加载的实验设计提出了建议方法.     

基于振动台试验的两跨连续斜交梁桥地震响应研究

以福建省公路桥梁为工程背景,设计制作一个系列共9个1/5缩尺两跨连续混凝土斜交梁桥试验模型.选取斜度、配箍率和轴压比等设计参数,利用正交试验分析方法,进行振动台试验.试验中对两跨连续斜交梁桥进行单向和双向地震动输入下结构的地震反应分析,研究斜交梁桥地震响应及震害特点.试验结果表明:不同场地类别的地震动及同一场地类别但不同的地震动作用下,结构的加速度响应、位移响应差别均较大;仅考虑单因素变化时,斜度越小、轴压比越小或长细比越大,结构的加速度和位移响应越大.从试验可知,在斜交桥设计中,合理选择几何参数和力学参数对桥梁动力性能有很大的影响.