基于流固耦合作用的深冷夾套液化罐車的安全評(píng)估.pdf

1、摘要I摘要液化罐車在遇到緊急制動(dòng)或緊急避讓轉(zhuǎn)彎等突發(fā)狀況時(shí)，罐內(nèi)液體晃動(dòng)流動(dòng)與罐車壁面會(huì)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(qiáng)度，這可能會(huì)誘發(fā)罐車發(fā)生側(cè)翻和強(qiáng)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(dòng)和緊急避讓轉(zhuǎn)彎過(guò)程中誘發(fā)的液擊沖擊對(duì)罐車結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的影響，這對(duì)于研究建立科學(xué)的液化罐車設(shè)計(jì)理論具有重要科學(xué)指導(dǎo)意義。本文以深冷夾套液化罐車為研究對(duì)象，系統(tǒng)模擬研究了罐車在緊急避讓轉(zhuǎn)彎的液體

2、晃動(dòng)誘發(fā)的液擊沖擊形成機(jī)理，研究建立液擊沖擊與其關(guān)鍵調(diào)控參數(shù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，明晰了關(guān)鍵調(diào)控參數(shù)，研究了緊急避讓轉(zhuǎn)彎的流固耦合作用誘發(fā)的液擊沖擊對(duì)液化罐車結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)及失效的影響，為建立科學(xué)的深冷液化罐車設(shè)計(jì)理論奠定科學(xué)的理論基礎(chǔ)。在緊急避讓轉(zhuǎn)彎過(guò)程中所誘發(fā)的液體晃動(dòng)現(xiàn)象是液體沿罐體內(nèi)表面進(jìn)行的不對(duì)稱環(huán)向液體晃動(dòng)，不對(duì)稱環(huán)向液體晃動(dòng)的流固耦合作用會(huì)誘發(fā)明顯的液擊沖擊壓力，緊急避讓的不對(duì)稱環(huán)向液體晃動(dòng)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(dòng)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(xiǎn)工況；通過(guò)罐內(nèi)增設(shè)四塊橫向防波板和一塊縱向防波板的技術(shù)措施，可使深冷夾套液化罐車在實(shí)際緊急避讓轉(zhuǎn)彎工況下的最大液擊沖擊壓力由2.46MPa降至1.28MPa，降幅高達(dá)48%，研究表明增設(shè)縱向防波板可明顯抑制緊急避讓轉(zhuǎn)彎不對(duì)稱環(huán)向液體晃動(dòng)的流固耦合作用所誘發(fā)的液擊沖擊效應(yīng)；設(shè)計(jì)壓力和實(shí)際緊急避讓液擊沖擊壓力組合載荷工況下的罐體結(jié)構(gòu)應(yīng)力明顯大于A

4、SME規(guī)范第Ⅻ卷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)壓力和慣性力組合載荷工況的罐體結(jié)構(gòu)應(yīng)力，ASME規(guī)范第Ⅻ卷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)慣性力來(lái)反映實(shí)際緊急避讓轉(zhuǎn)彎的慣性影響是不安全和不科學(xué)處理方法，其不科學(xué)之處在于ASME規(guī)范第Ⅻ卷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)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(guān)系的機(jī)械應(yīng)力，并沒(méi)有體現(xiàn)實(shí)際緊急避讓?xiě)T性誘發(fā)的不對(duì)稱環(huán)向液體晃動(dòng)的流固耦合作用所產(chǎn)生的明顯液擊沖擊壓力；應(yīng)力分析安全評(píng)定研究結(jié)果表明：按現(xiàn)有ASME規(guī)范第Ⅻ卷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)