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基于流固耦合作用的深冷夹套液化罐车的安全评估
| 论文题名： | 基于流固耦合作用的深冷夹套液化罐车的安全评估 |
| 关键词： | 深冷夹套液化罐车;液体晃动;液击冲击力;流固耦合;结构动力学;安全评估 |
| 摘要： | 液化罐车在遇到紧急制动或紧急避让转弯等突发状况时，罐内液体晃动流动与罐车壁面会形成流固耦合作用，而在罐壁表面诱发液锤冲击作用，从而影响罐体强度，这可能会诱发罐车发生侧翻和强度失效的交通事故和爆炸安全事故，所以，系统研究罐车在紧急制动和紧急避让转弯过程中诱发的液击冲击对罐车结构强度和运动稳定性的影响，这对于研究建立科学的液化罐车设计理论具有重要科学指导意义。本文以深冷夹套液化罐车为研究对象，系统模拟研究了罐车在紧急避让转弯的液体晃动诱发的液击冲击形成机理，研究建立液击冲击与其关键调控参数的关联关系，明晰了关键调控参数，研究了紧急避让转弯的流固耦合作用诱发的液击冲击对液化罐车结构动力学响应及失效的影响，为建立科学的深冷液化罐车设计理论奠定科学的理论基础。 在紧急避让转弯过程中所诱发的液体晃动现象是液体沿罐体内表面进行的不对称环向液体晃动，不对称环向液体晃动的流固耦合作用会诱发明显的液击冲击压力，紧急避让的不对称环向液体晃动的流固耦合作用所诱发的最大液击冲击压力是其液柱静压力的246倍，明显大于紧急制动诱发的最大液击冲击压力，研究表明液化罐车紧急避让是其最危险工况； 通过罐内增设四块横向防波板和一块纵向防波板的技术措施，可使深冷夹套液化罐车在实际紧急避让转弯工况下的最大液击冲击压力由2.46MPa降至1.28MPa，降幅高达48％，研究表明增设纵向防波板可明显抑制紧急避让转弯不对称环向液体晃动的流固耦合作用所诱发的液击冲击效应； 设计压力和实际紧急避让液击冲击压力组合载荷工况下的罐体结构应力明显大于ASME规范第Ⅻ卷设计标准的设计压力和惯性力组合载荷工况的罐体结构应力，ASME规范第Ⅻ卷设计标准通过惯性力来反映实际紧急避让转弯的惯性影响是不安全和不科学处理方法，其不科学之处在于ASME规范第Ⅻ卷设计标准仅考虑了惯性加速度诱发的惯性力直接在罐体中诱发的满足力的平衡关系的机械应力，并没有体现实际紧急避让惯性诱发的不对称环向液体晃动的流固耦合作用所产生的明显液击冲击压力； 应力分析安全评定研究结果表明：按现有ASME规范第Ⅻ卷设计标准的设计压力和惯性力组合载荷工况设计出来的满足分析设计强度条件的罐体并不一定满足在设计压力和实际紧急避让液击压力组合载荷实际工况下的分析设计强度条件。液化罐车设计必须要考虑实际紧急避让液击压力的影响，以此本文研究提出了综合考虑长期设计压力载荷和瞬间短期紧急避让液击冲击压力载荷的深冷液化气体罐车罐体的科学设计方法。 |
| 作者： | 周川江 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 周国发 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南昌大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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