《Ocean Engineering》:Numerical research on the impact of built-in rectangular poles on the dynamic characteristics of rectangular liquid tanks
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本文提出了一种内置矩形支柱的新型调谐液体阻尼器(TLD),旨在解决传统纯水TLD阻尼性能不足和海洋平台大型TLD结构支撑需求。研究改进了OpenFOAM中的两相流求解器(CLS-VOF耦合算法),系统分析了液位、支柱数量等关键参数对液晃非线性的影响,并利用粒子群优化(PSO)算法建立了等效力学模型,为工程中TLD的快速设计与优化提供了有效支持。
Highlight
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CLS-VOF耦合算法
VOF方法通过求解α函数的对流方程来追踪气相和液相。
?α/?t + ?·(Uα) = 0
其中,U代表流速。α = 0 表示气相,α = 1 表示液相,α = 0~1 表示气液混合区。由于函数α的不连续性,它无法精确确定界面的曲率和法线。此外,界面附近会出现虚假流动,导致界面模糊和钝化。
水平集方法……
动力学特性基础数据库
传统的纯水调谐液体阻尼器(TLD)主要通过液体与储罐壁面的粘性相互作用以及自由表面的破碎来耗散振动能量。然而,其固有的阻尼能力有限,不足以实现高效的结构振动控制。虽然挡板和格栅等障碍装置可以提高TLD的能量耗散效率,但它们通常刚度较低,容易发生位移。
等效力学模型
内置矩形支柱TLD的内部液体晃动特性和阻尼性能表现出非线性行为。基于第3节建立的动力学特性数据库,采用粒子群优化方法推导了内置矩形支柱TLD的等效力学模型。
Conclusions
本研究利用计算流体动力学(CFD)模拟,探讨了不同支柱配置对矩形储液罐液体晃动动力学和阻尼性能的影响。通过集成水平集和VOF方法,改进了OpenFOAM两相流求解器,从而开发了一个用于液体晃动分析的综合性数值模型。所提出的模型有效地捕捉了液体的非线性振荡行为,其预测……