[发明专利]一种带双层圆筒形格栅的储液罐及其受力计算方法

权利要求书

1.一种带双层圆筒形格栅的储液罐的受力计算方法，其特征在于，所述的储液罐包括罐壁(1)、罐顶(2)、格栅一(3)、格栅二(4)、注液口(5)、罐底(7)；所述的罐壁(1)、格栅一(3)、格栅二(4)均为圆筒形，三者在任意横截面同心，其中，格栅一(3)为内层格栅，格栅二(4)为外层格栅；格栅一(3)、格栅二(4)均为开孔结构，其孔隙影响系数是均匀的；格栅一(3)、格栅二(4)与罐顶(2)和罐底(7)之间通过焊接相连；注液口(5)在罐壁(1)的下部，用于向储液罐内注入液体(6)；

所述的受力计算方法，步骤如下：

设储液罐的罐体半径为b，格栅一半径为a，其孔隙影响系数为G1；格栅二半径为c，其孔隙影响系数为G2，储液罐内装有深度为H的液体；储液罐底端固定，并在X方向承受x＝Ae^-iωt的晃荡位移，其中，A为晃荡位移幅值，ω为晃荡频率，t为时间；液体密度ρ，重力加速度g；

第一步，将整个流域划分为三个计算子域，第一个计算子域为格栅一形成的圆柱域Ω_Ⅰ，第二个子域为格栅一和格栅二之间的圆环柱域Ω_Ⅱ，第三个子域为格栅二与储液罐罐体之间的圆环柱域Ω_Ⅲ；

第二步，采用速度势函数Φ(x,y,z,t)表示每个子域中的流体：

上式中满足三维拉普拉斯方程，并表示为：

其中，上式右端项中第一项代表传播模态对总速度势的贡献；第二项代表非传播模态对总速度势的贡献；其中，和分别满足亥姆霍兹方程和修正的亥姆霍兹方程，k₀和k_m(m＝1,2,…,∞)满足色散方程，x,y,z表示三维笛卡尔坐标；

同时，设Ω_Ⅰ，Ω_Ⅱ和Ω_Ⅲ中的速度势分别用和表示，则各个子域之间满足的耦合边界条件为：在储液罐罐体上，满足在格栅一处满足在格栅二处满足其中，i为虚数单位，和为速度势的法向导数；

第三步，应用比例边界有限元方法得到关于和的比例边界有限元控制方程，如下式所示：

其中，为关于和的节点值，E₀,E₂为系数矩阵，ζ＝k₀bξ，ξ为比例边界有限元坐标中的径向坐标；

第四步，解比例边界有限元控制方程得到和的节点值，并由此得到各个子域的速度势函数，并根据叠加原理求得总场速度势；

第五步，待总场速度势求出来后，液体速度、波面高度和动态压力分别由以下表达式确定：p＝-ρΦ_,t；储液罐所受总力按下式计算：其中为结构单位长度上受到的力。