[发明专利]一种斜底直立环形水箱流体晃动等效力学模型的建模方法

说明书

本发明公开了一种斜底直立环形水箱流体晃动等效力学模型的建模方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质，属于水箱性能评估技术领域。包括根据斜底直立环形水箱的结构信息，建立斜底直立环形内流体的流体晃动有限元模型；根据斜底直立环形水箱的结构信息和所述流体晃动有限元模型，建立斜底直立环形内流体的等效力学模型；根据等效力学模型，评估斜底直立环形水箱的地震响应性能。能够建立准确的斜底直立环形水箱内流体的等效力学模型，进而准确评估斜底直立环形水箱的地震响应性能，解决了现有技术中存在的“没有准确的适合斜底直立环形水箱内流体模型，无法有效评估斜底直立环形水箱性能”的问题。

技术领域

本申请涉及水箱性能评估技术领域，特别是涉及一种斜底直立环形水箱流体晃动等效力学模型的建模方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提到了与本申请相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

直立环形水箱在核电、航空航天工程中有着广泛应用。目前我国已经建成并发电的第三代核电站AP1000以及在建的国产化三代核电机组CAP1400，其屋顶冷却水箱就是斜底35度的直立环形水箱，考虑流-固耦合的地震作用下的动力响应是重点考虑的问题之一。

水箱等效力学模型是研究贮液结构地震响应的重要技术手段。为了避免复杂的流体晃动计算，需要建立一种简化的流体晃动等效力学模型，用于模拟晃动流体对结构产生的动力响应。这种等效力学模型与真实的流体具有完全相同或近似相同的作用效应，包括液体对结构的合力与合力矩。

等效力学模型将晃动液体简化为一个固定质量m₀及一个弹簧振子(m₁、K₁)，见附图1，其中，h₀和h₁分别代表固定质量和弹簧振子相对于水箱底板的高度。目前的研究成果大多以形状规则的水箱做为研究对象，比如矩形水箱、锥形水箱、直立圆柱水箱等，对于环形水箱特别是斜底直立环形水箱，开展的针对性研究工作相对较少。业界目前已明确Housner公式只适用于矩形或圆柱形等规则贮液容器，所以大多数成果均是基于Housner圆柱形水箱的等效力学模型进行改进，从而得到用于直立环形水箱的计算公式。然而根据最新的研究成果，无论矩形水箱还是直立圆柱水箱，Housner公式给出的近似解答与精确解相比具有比较大的误差，所以无法得到比较准确的地震响应结果，可能给水箱的结构设计带来一定的安全隐患。因此，需要对斜底直立环形水箱的液体晃动及其流-固耦合作用问题开展更为精细而深入的研究。

另外，目前研究等效力学模型大多采用解析方法，此种往往忽略了流体的可压缩性，与实际情况存在着一定的差异。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本申请提供了一种能够克服现有方法存在较大误差、未考虑流体可压缩性、尚无专门的斜底直立环形水箱等效力学模型等问题的斜底直立环形水箱流体晃动等效力学模型的建模方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质，充分考虑流体可压缩性，并且可以用于推导斜底直立环形水箱及其他复杂形状水箱等效力学模型的方法，从而获取准确的水箱的地震响应结果，减少安全隐患。

第一方面，本申请提供了一种斜底直立环形水箱流体晃动等效力学模型的建模方法；

一种斜底直立环形水箱流体晃动等效力学模型的建模方法，包括：

根据斜底直立环形水箱的结构信息，建立斜底直立环形内流体的流体晃动有限元模型；

根据斜底直立环形水箱的结构信息和所述有限元模型，建立斜底直立环形内流体的等效力学模型；

根据等效力学模型，评估斜底直立环形水箱的地震响应性能。

第二方面，本申请提供了一种斜底直立环形水箱流体晃动的建模系统；

一种斜底直立环形水箱流体晃动的建模系统，包括：