Анализ сейсмической надежности больших резервуаров для хранения
Большие резервуары для храненияшироко используются в нефтяной, химической промышленности, эксплуатации природного газа и других областях энергетики и являются важными устройствами для хранения стратегических энергетических материалов. Сохранность и устойчивость больших резервуаров для хранения нефти являются залогом обеспечения нормальной работы народного хозяйства. Однако из-за неконтролируемых факторов, таких как землетрясения, большие резервуары для хранения могут протечь, и потери неизмеримы. Чтобы улучшить сейсмические характеристики больших резервуаров, отечественные исследователи провели множество исследований различных типов резервуаров, сформировали определенные теории и улучшили устойчивость оборудования.
Ученые изучили характеристики амортизации сферических резервуаров для хранения, используемых в нефтехимической промышленности. Исследовательская группа добавила демпферы на дно резервуаров для хранения, чтобы повысить их устойчивость. Что касается аксессуаров, то заслонки могут быть встроены в дно накопительных баков с помощью болтов. Использование демпферов значительно улучшило характеристики амортизации резервуаров для хранения. Ученые проанализировали изоляционную конструкцию больших резервуаров для хранения и заранее изучили влияние изоляционной конструкции на характеристики амортизации больших резервуаров для хранения СПГ. Исследования показывают, что изоляционный слой может в определенной степени улучшить амортизацию и надежность всего резервуара для хранения. Ученые сосредотачиваются на сейсмических характеристиках и теплоизоляционных характеристиках крупных резервуаров для хранения и анализируют сейсмический индекс сверхбольших резервуаров для хранения и теплопередачу жидкости в резервуарах с помощью численного моделирования, которое обеспечивает теоретическую основу для оптимизации сейсмических характеристик резервуаров. сверхбольшие резервуары для хранения.
Ученые сравнивают сотрясение различных типов больших резервуаров при землетрясениях и определяют наилучшую конструкцию, моделируя повреждения различных резервуаров при землетрясениях. Ученые изучили характеристики антипериодической вибрации больших резервуаров для хранения, что обеспечивает теоретическую основу для расчета устойчивости вертикальных резервуаров для хранения. Ученые проанализировали данные о вибрации крупных резервуаров для хранения во время землетрясений, создали библиотеку откликов на сейсмические характеристики и завершили разработку интерактивной системы сейсморазведки резервуаров, которая послужила эталоном для надежного применения больших резервуаров для хранения в инженерии.
В целях дальнейшего повышения сейсмической надежности крупных вертикальных резервуаров для хранения нефти в Китае сейсмические характеристики крупных резервуаров для хранения нефти изучаются с помощью метода численного моделирования в сочетании с теорией гидродинамической связи, которая служит эталоном для сейсмических оптимизация проектирования крупных резервуаров для хранения нефти в будущем.
1. Математическая модель
Когда резервуар вибрирует, масло и другие жидкости будут трястись внутри большого резервуара для хранения и вступать в реакцию с внутренней стенкой резервуара. Кроме того, вибрация вызовет эффект вихревых токов в реакции взаимодействия жидкости и конструкции, что приведет к деформации резервуара и даже к выходу из строя резервуара в тяжелых случаях.
При динамическом моделировании большого вертикального резервуара для хранения нефти необходимо создать его математическую модель. В этом исследовании следует применять уравнение гидродинамики, уравнение Эйлера, уравнение неразрывности и уравнение Бернулли, в которых уравнение Бернулли выводится следующим образом:
Уравнение непрерывности этого исследования выглядит следующим образом:
Как передовое программное обеспечение гидромеханики, программное обеспечение Adina, используемое в этом исследовании, имеет большие преимущества в моделировании поля течения, поля взаимодействия жидкость-твердое тело, механики твердого тела, температурного поля, поля взаимодействия жидкость-акустика и т. твердая связь и динамические характеристики больших резервуаров для хранения в этом исследовании.
2. Расчетные параметры
Чтобы изучить влияние различной глубины хранения и уровня вибрации на производительность больших вертикальных резервуаров для хранения, в Solidworks была создана упрощенная трехмерная модель больших резервуаров для хранения в соответствии с фактическим размером резервуаров. Поскольку часть конструкции резервуара мало влияет на результаты моделирования при численном моделировании, конструкцию можно частично упростить, чтобы уменьшить количество сеток и повысить эффективность расчета.
В данном исследовании в качестве объекта исследования взят крупногабаритный вертикальный резервуар для хранения нефти объемом 100 000 куб. краевой пластины 20 мм, толщина стенки первого уровня 34 мм, толщина стенки девятого уровня 12 мм. Радиус бака 40 мм, высота бака 21,8 мм, жидкость внутри бака нефть, максимальная глубина хранения жидкости 20,2 мм, температура в расчетных условиях 68℃.
3. Создание имитационной модели
При численном моделировании больших накопительных резервуаров с различной глубиной хранения и разным уровнем вибрации необходимо создать имитационную модель и разделить сетку. В этом исследовании выбрано пять различных глубин хранения жидкости, которые составляют 40%, 50%, 60%, 70% и 80% от максимальной глубины хранения жидкости соответственно. Следовательно, перед численным моделированием необходимо создать имитационные модели резервуаров с пятью различными глубинами хранения жидкости. Трехмерные упрощенные модели пяти видов резервуаров для хранения импортируются в программное обеспечение CFD для разделения сетки. Хранилище жидкости настроено как область жидкости, в разных частях резервуара используются сетки разных размеров, в области жидкости используется шестигранная сетка 50 мм, на поверхности резервуара используется четырехгранная сетка 45 мм, а на поверхности резервуара используется четырехгранная сетка. 5 мм принято в сложной конструкции внутри бака. После завершения разделения сетки необходимо проверить, соответствует ли качество сетки требованиям программного обеспечения для моделирования в программном обеспечении CFD. Качество сетки пяти моделей, разделенных в этом исследовании, выше 0,32, что может соответствовать требованиям точности моделирования.
После завершения разделения сетки модели сетки пяти видов больших вертикальных резервуаров соответственно импортируются в программное обеспечение Adina для численного моделирования. Граничные условия моделирования задаются в программе Adina, и вводятся различные параметры уровня вибрации. Установлены четыре типа параметров уровня вибрации: 5,5 градусов, 6,5 градусов, 7,5 градусов и 8,5 градусов соответственно. Введите соответствующие параметры в Таблице 1 и Таблице 2 в программное обеспечение для моделирования, выберите несжимаемую жидкость, которая является невязкой и нетеплообменной единицей, и выполните численное моделирование после установки соответствующих параметров.
4. Анализ результатов численного моделирования
Чтобы лучше сравнить влияние различных глубин жидкости и различных уровней землетрясения на производительность резервуаров для хранения нефти, в этом исследовании вводятся вертикальное напряжение и индекс надежности. Чем больше вертикальное напряжение, тем серьезнее деформация резервуара. Чем ниже индекс надежности, тем больше шансов, что танк выйдет из строя.
Анализируя данные о вертикальном напряжении резервуара при пяти рабочих условиях, было обнаружено, что с увеличением глубины жидкости в резервуаре вертикальное напряжение большого резервуара для хранения увеличивается, деформация резервуара становится более серьезной, и резервуар скорее всего потерпит неудачу. В расчетных условиях (уровень вибрации 7,5 градусов) вертикальные напряжения больших накопительных резервуаров с различной глубиной хранения показывают, что с увеличением глубины хранения очевидно увеличивается деформация внешней поверхности резервуара.
Из тенденций вертикального напряжения больших резервуаров для хранения с различной глубиной хранения и степенью землетрясения видно, что чем выше глубина жидкости внутри резервуара, тем больше вертикальное напряжение больших резервуаров для хранения и ниже индекс надежности. Когда глубина резервуара мала, влияние силы землетрясения на радиальную силу невелико. Когда глубина жидкости в баке достигает 60%, влияние силы землетрясения на радиальную силу будет значительно улучшено, что легко приведет к превышению индекса надежности и отказу бака. Когда глубина жидкости внутри резервуара одинакова, чем выше уровень землетрясения, тем больше вертикальное напряжение больших вертикальных резервуаров для хранения нефти и тем ниже индекс надежности.
Когда глубина хранения жидкости составляет 60%, вертикальное напряжение больших резервуаров для хранения с различной степенью землетрясения показывает, что вертикальное напряжение значительно увеличивается с увеличением степени землетрясения, что согласуется с вышеупомянутой тенденцией.
5. Вывод
Для изучения сейсмической надежности больших резервуаров для хранения нефти сейсмические характеристики больших резервуаров для хранения нефти были численно смоделированы с помощью программного обеспечения Adina в сочетании с теорией гидродинамической связи, а для исследования были введены индексы вертикального напряжения и надежности. влияние различных глубин жидкости и различных уровней сейсмичности на характеристики резервуаров для хранения нефти, что послужило отправной точкой для будущих исследований сейсмической надежности крупных резервуаров для хранения нефти. Основные выводы этого исследования заключаются в следующем:
(1) Глубина жидкости и сейсмический класс оказывают значительное влияние на надежность больших вертикальных резервуаров для хранения нефти.
(2) Когда уровень землетрясения одинаков, чем выше глубина жидкости внутри резервуара, тем больше вертикальное напряжение большого резервуара для хранения.
(3) Когда глубина хранения жидкости мала, влияние силы землетрясения на радиальную силу невелико. Когда глубина жидкости в баке достигает 60%, влияние силы землетрясения на радиальную силу значительно улучшается, что приводит к тому, что показатель надежности превышает предел, и бак выходит из строя.
(4) Когда глубина жидкости внутри резервуара постоянна, чем выше уровень землетрясения, тем больше вертикальное напряжение большого вертикального резервуара для хранения нефти и тем ниже индекс надежности.
(5) Чтобы обеспечить надежность больших резервуаров для хранения нефти, глубина жидкости внутри резервуаров должна быть менее 60% по проекту.
Ученые изучили характеристики амортизации сферических резервуаров для хранения, используемых в нефтехимической промышленности. Исследовательская группа добавила демпферы на дно резервуаров для хранения, чтобы повысить их устойчивость. Что касается аксессуаров, то заслонки могут быть встроены в дно накопительных баков с помощью болтов. Использование демпферов значительно улучшило характеристики амортизации резервуаров для хранения. Ученые проанализировали изоляционную конструкцию больших резервуаров для хранения и заранее изучили влияние изоляционной конструкции на характеристики амортизации больших резервуаров для хранения СПГ. Исследования показывают, что изоляционный слой может в определенной степени улучшить амортизацию и надежность всего резервуара для хранения. Ученые сосредотачиваются на сейсмических характеристиках и теплоизоляционных характеристиках крупных резервуаров для хранения и анализируют сейсмический индекс сверхбольших резервуаров для хранения и теплопередачу жидкости в резервуарах с помощью численного моделирования, которое обеспечивает теоретическую основу для оптимизации сейсмических характеристик резервуаров. сверхбольшие резервуары для хранения.
Ученые сравнивают сотрясение различных типов больших резервуаров при землетрясениях и определяют наилучшую конструкцию, моделируя повреждения различных резервуаров при землетрясениях. Ученые изучили характеристики антипериодической вибрации больших резервуаров для хранения, что обеспечивает теоретическую основу для расчета устойчивости вертикальных резервуаров для хранения. Ученые проанализировали данные о вибрации крупных резервуаров для хранения во время землетрясений, создали библиотеку откликов на сейсмические характеристики и завершили разработку интерактивной системы сейсморазведки резервуаров, которая послужила эталоном для надежного применения больших резервуаров для хранения в инженерии.
В целях дальнейшего повышения сейсмической надежности крупных вертикальных резервуаров для хранения нефти в Китае сейсмические характеристики крупных резервуаров для хранения нефти изучаются с помощью метода численного моделирования в сочетании с теорией гидродинамической связи, которая служит эталоном для сейсмических оптимизация проектирования крупных резервуаров для хранения нефти в будущем.
1. Математическая модель
Когда резервуар вибрирует, масло и другие жидкости будут трястись внутри большого резервуара для хранения и вступать в реакцию с внутренней стенкой резервуара. Кроме того, вибрация вызовет эффект вихревых токов в реакции взаимодействия жидкости и конструкции, что приведет к деформации резервуара и даже к выходу из строя резервуара в тяжелых случаях.
При динамическом моделировании большого вертикального резервуара для хранения нефти необходимо создать его математическую модель. В этом исследовании следует применять уравнение гидродинамики, уравнение Эйлера, уравнение неразрывности и уравнение Бернулли, в которых уравнение Бернулли выводится следующим образом:
Уравнение непрерывности этого исследования выглядит следующим образом:
Как передовое программное обеспечение гидромеханики, программное обеспечение Adina, используемое в этом исследовании, имеет большие преимущества в моделировании поля течения, поля взаимодействия жидкость-твердое тело, механики твердого тела, температурного поля, поля взаимодействия жидкость-акустика и т. твердая связь и динамические характеристики больших резервуаров для хранения в этом исследовании.
2. Расчетные параметры
Чтобы изучить влияние различной глубины хранения и уровня вибрации на производительность больших вертикальных резервуаров для хранения, в Solidworks была создана упрощенная трехмерная модель больших резервуаров для хранения в соответствии с фактическим размером резервуаров. Поскольку часть конструкции резервуара мало влияет на результаты моделирования при численном моделировании, конструкцию можно частично упростить, чтобы уменьшить количество сеток и повысить эффективность расчета.
В данном исследовании в качестве объекта исследования взят крупногабаритный вертикальный резервуар для хранения нефти объемом 100 000 куб. краевой пластины 20 мм, толщина стенки первого уровня 34 мм, толщина стенки девятого уровня 12 мм. Радиус бака 40 мм, высота бака 21,8 мм, жидкость внутри бака нефть, максимальная глубина хранения жидкости 20,2 мм, температура в расчетных условиях 68℃.
3. Создание имитационной модели
При численном моделировании больших накопительных резервуаров с различной глубиной хранения и разным уровнем вибрации необходимо создать имитационную модель и разделить сетку. В этом исследовании выбрано пять различных глубин хранения жидкости, которые составляют 40%, 50%, 60%, 70% и 80% от максимальной глубины хранения жидкости соответственно. Следовательно, перед численным моделированием необходимо создать имитационные модели резервуаров с пятью различными глубинами хранения жидкости. Трехмерные упрощенные модели пяти видов резервуаров для хранения импортируются в программное обеспечение CFD для разделения сетки. Хранилище жидкости настроено как область жидкости, в разных частях резервуара используются сетки разных размеров, в области жидкости используется шестигранная сетка 50 мм, на поверхности резервуара используется четырехгранная сетка 45 мм, а на поверхности резервуара используется четырехгранная сетка. 5 мм принято в сложной конструкции внутри бака. После завершения разделения сетки необходимо проверить, соответствует ли качество сетки требованиям программного обеспечения для моделирования в программном обеспечении CFD. Качество сетки пяти моделей, разделенных в этом исследовании, выше 0,32, что может соответствовать требованиям точности моделирования.
После завершения разделения сетки модели сетки пяти видов больших вертикальных резервуаров соответственно импортируются в программное обеспечение Adina для численного моделирования. Граничные условия моделирования задаются в программе Adina, и вводятся различные параметры уровня вибрации. Установлены четыре типа параметров уровня вибрации: 5,5 градусов, 6,5 градусов, 7,5 градусов и 8,5 градусов соответственно. Введите соответствующие параметры в Таблице 1 и Таблице 2 в программное обеспечение для моделирования, выберите несжимаемую жидкость, которая является невязкой и нетеплообменной единицей, и выполните численное моделирование после установки соответствующих параметров.
4. Анализ результатов численного моделирования
Чтобы лучше сравнить влияние различных глубин жидкости и различных уровней землетрясения на производительность резервуаров для хранения нефти, в этом исследовании вводятся вертикальное напряжение и индекс надежности. Чем больше вертикальное напряжение, тем серьезнее деформация резервуара. Чем ниже индекс надежности, тем больше шансов, что танк выйдет из строя.
Анализируя данные о вертикальном напряжении резервуара при пяти рабочих условиях, было обнаружено, что с увеличением глубины жидкости в резервуаре вертикальное напряжение большого резервуара для хранения увеличивается, деформация резервуара становится более серьезной, и резервуар скорее всего потерпит неудачу. В расчетных условиях (уровень вибрации 7,5 градусов) вертикальные напряжения больших накопительных резервуаров с различной глубиной хранения показывают, что с увеличением глубины хранения очевидно увеличивается деформация внешней поверхности резервуара.
Из тенденций вертикального напряжения больших резервуаров для хранения с различной глубиной хранения и степенью землетрясения видно, что чем выше глубина жидкости внутри резервуара, тем больше вертикальное напряжение больших резервуаров для хранения и ниже индекс надежности. Когда глубина резервуара мала, влияние силы землетрясения на радиальную силу невелико. Когда глубина жидкости в баке достигает 60%, влияние силы землетрясения на радиальную силу будет значительно улучшено, что легко приведет к превышению индекса надежности и отказу бака. Когда глубина жидкости внутри резервуара одинакова, чем выше уровень землетрясения, тем больше вертикальное напряжение больших вертикальных резервуаров для хранения нефти и тем ниже индекс надежности.
Когда глубина хранения жидкости составляет 60%, вертикальное напряжение больших резервуаров для хранения с различной степенью землетрясения показывает, что вертикальное напряжение значительно увеличивается с увеличением степени землетрясения, что согласуется с вышеупомянутой тенденцией.
5. Вывод
Для изучения сейсмической надежности больших резервуаров для хранения нефти сейсмические характеристики больших резервуаров для хранения нефти были численно смоделированы с помощью программного обеспечения Adina в сочетании с теорией гидродинамической связи, а для исследования были введены индексы вертикального напряжения и надежности. влияние различных глубин жидкости и различных уровней сейсмичности на характеристики резервуаров для хранения нефти, что послужило отправной точкой для будущих исследований сейсмической надежности крупных резервуаров для хранения нефти. Основные выводы этого исследования заключаются в следующем:
(1) Глубина жидкости и сейсмический класс оказывают значительное влияние на надежность больших вертикальных резервуаров для хранения нефти.
(2) Когда уровень землетрясения одинаков, чем выше глубина жидкости внутри резервуара, тем больше вертикальное напряжение большого резервуара для хранения.
(3) Когда глубина хранения жидкости мала, влияние силы землетрясения на радиальную силу невелико. Когда глубина жидкости в баке достигает 60%, влияние силы землетрясения на радиальную силу значительно улучшается, что приводит к тому, что показатель надежности превышает предел, и бак выходит из строя.
(4) Когда глубина жидкости внутри резервуара постоянна, чем выше уровень землетрясения, тем больше вертикальное напряжение большого вертикального резервуара для хранения нефти и тем ниже индекс надежности.
(5) Чтобы обеспечить надежность больших резервуаров для хранения нефти, глубина жидкости внутри резервуаров должна быть менее 60% по проекту.
English
Español
русский