软体罐的流固耦合数值模拟及薄膜力分析

摘要

[目的]为提高大型软体罐的安全性，需在设计时对软体罐罐体所受的薄膜力进行评估分析，因此利用LS-DYNA软件建立软体罐薄膜力数值分析模型.[方法]首先采用控制体积法模拟软体罐充液过程得到充液后的初始形状；然后使用结构化任意拉格朗日欧拉(S-ALE)方法建立流固耦合模型，通过曲率分析方法验证薄膜力计算结果；最后探究充液高度和软体罐长宽比对薄膜力的影响规律.[结果]相较于传统ALE方法，S-ALE方法能有效解决模拟过程中储液渗漏问题，提高薄膜力计算精度.充液高度是影响薄膜力的主要因素，设计软体罐时应适当降低充液高度，对于热塑性聚氨酯材料应当将充液高度控制在1.80 m以下.软体罐的长宽比增大会使软体罐表面曲率变化增大，导致薄膜力增大，因此设计软体罐时应尽量减小长宽比.[结论]本研究采用LS-DYNA软件模拟内部载荷对软体罐薄膜力的影响，为软体罐的结构设计提供了参考.

关键词

软体罐 / 薄膜力 / 结构化任意拉格朗日欧拉方法 / 控制体积法