【摘 要】
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随着经济发展,储液容器在工业废料、化工品的应用越来越广泛。在运输过程中,储液容器不仅会受到液体静态压力,也会因为跌落、振动等作用受到液体动态压力进而导致储液容器损坏。本文采用实验以及模态、液体晃动、双向流固耦合数值模拟分析的方法探究了储液容器以及内装物的振动特性,对储液容器的相关研究起到借鉴作用,指导储液容器选择。本文主要研究内容如下:首先通过对液体晃动的解析理论、等效力学、数值模拟以及耦联振动理
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随着经济发展,储液容器在工业废料、化工品的应用越来越广泛。在运输过程中,储液容器不仅会受到液体静态压力,也会因为跌落、振动等作用受到液体动态压力进而导致储液容器损坏。本文采用实验以及模态、液体晃动、双向流固耦合数值模拟分析的方法探究了储液容器以及内装物的振动特性,对储液容器的相关研究起到借鉴作用,指导储液容器选择。本文主要研究内容如下:首先通过对液体晃动的解析理论、等效力学、数值模拟以及耦联振动理论进行总结,为实验分析以及数值模拟分析奠定一定的理论基础。其次通过实验的手段探究了不同内容物在10L、20L容器的扫频特性以及随机激励下的频域及时域特征,针对液体、固体不同内容物对储液包装容器进行扫频和随机振动实验,以振动强度、内容物体积为变量对比分析不同容器的加速度响应,结果显示:10L容器中,当内容物为液体时储液容器的一阶共振频率及响应加速度影响较内容物为固体时大,其中在液体占比为50%、80%时影响明显;内容物为液体时,PSD分布较内容物为固体时分散,加速度响应能量grms值较内容物为固体时大,在液占比为50%时响应能量最大,激励强度增加对内容物为液体时的储液容器响应影响明显;正态分布能够很好的描述储液容器的随机振动响应时域分布,内容物为液体时加速度响应分布与高斯分布偏离明显。20L容器结论与10L基本一致,只是振动强度的增加对储液容器的影响不如10L容器明显。随后通过声学模态数值模拟探究了不同种类容器的流体模态,发现容器体积对模态影响明显,且模态主要与自由液面相关,对其等效力学模型进行了验证并加以修正,双指数函数更适合储液包装容器流体模态。最后通过液体晃动以及双向流固耦合数值模拟方法研究了不同种材料的储液容器在随机激励下的响应。本文的研究成果对进一步理解储液容器的液体晃动现象以及为了解储液容器振动特性奠定一定基础,提出的实验方法以及仿真方法可以为储液容器的制造及选择提供一定的指导意义。
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