罐體
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
罐體的視頻教程
罐體內部的液體晃動VOF分析-Fluent
在FLUENT軟件中對罐體內部的液體晃動進行模型，主要講解的內容為 1：罐體運動udf編寫講解； 2：網格劃分； 3：fluent晃動分析設置,包括流動+湍流+自由液面vof設置 4：后處理
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罐體的實例教程
本案例利用Fluent中的VOF模型，對罐體晃動問題進行了仿真計算。
在罐體晃動問題中，一般需要定義區域速度。目前常用的定義方法有UDF與Fluent命名表達式兩種。本文主要對Flunet命名表達式的方法進行仿真計算。采用該方法的優點是可以將罐體晃動進行參數化計算，這一部分以后再講。
1 FLUENT設置
1.1 導入網格
網格由SpaceClaim軟件生成的結構化網格。
1.2 General設置
由于是晃動問題，此處設置為瞬態計算
1.3 材料定義
因案例只進行簡單模擬，此處添加材料為water。實際情況中要根據具體材料來設置。
1.4 模型設置
采用k-w SST 湍流模型，并開啟VOF多相流模型。VOF模型設置如下，并開啟表面張力，水的表面張力系數定義為常數0.072。
1.5 網格標記
本案例中，水與空氣在罐體中各占一半。因此將罐體下半部分網格進行標記。
1.6 初始化設置
進行初始化，相2的體積分數設置為0。
進行局部初始化，將罐體賦予水相。
進行后處理云圖設置，若如圖所示，可發現存在多相情況，即初始化過程正確，可進一步計算，否則重新進行初始化。
2 定義命名表達式
進行位移振幅設置，命名為Am，定義為0.2m。
設置振動頻率，命名為f，定義為5Hz。
通過上述公式進行速度幅值計算：
對晃動速度進行計算：
3 罐體運動設置
雙擊打開流體域設置，打開Mesh Motion功能，由于罐體在x方向上晃動，因此選擇x方向，點擊vel，將晃動速度賦予罐體內部流體。
4 晃動結果
對罐體晃動情況進行監測，液相分布情況如下。
展開 銅罐里水結冰引起的罐體凍脹變形 ￥500
本案例基于COMSOL軟件模擬了銅罐里水結冰引起的罐體凍脹變形過程，仿真結果如圖所示：
罐體凍脹變形
外部較低環境作用時，在一開始罐體會發生微微冷縮現象，當內部水溫度降低并結成冰時，此時冰在罐體內部產生凍脹力，使得罐體發生凍脹變形。
感興趣的朋友可下載模型，歡迎交流
本案例利用Fluent中的VOF模型，對罐體晃動問題進行了仿真計算。
具體的操作與上次推文的罐體晃動（一）一致，只是不再采用命名表達式的方式進行罐體晃動仿真，而是通過UDF編譯，本推文主要對UDF的編譯和加載進行了介紹。該方法的缺點就是無法進行多工況的快速計算，優點則是在開啟能量方程等模型時，能夠通過UDF統一編譯進行處理，提高計算效率。
UDF
1.1 UDF編譯
部分編譯如下，
注意：使用時需檢查符號，因在錄入代碼時采用手敲，不能保證輸入法正確，因此大家錄入時所有代碼要確保全是英文字符。
DEFINE_ZONE_MOTION(vel，omega，axis，origin，velocity, time，dtime )
{
real Am=0.2；
real f=1；
vel[0]=Am*f*2*PI*cos(2*PI*time)；
}
1.2 UDF加載
加載操作如下，首先選擇Build，待編譯成功后，選擇加載。加載成功后，在運動區域的設置中將命名表達式去掉，采用UDF定義運動。
其他設置與上一篇文章完全一致，因此不再闡述。
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展開 （3）地震工況：地震工況為LPG覆土罐在正常使用過程中突發地震時的工況，該工況下罐體內部承受LPG介質的充裝載荷和內部正壓載荷，外部承受覆土載荷、罐體不均勻支撐載荷、軸向載荷和外部載荷，同時還有罐體的自重載荷和地震載荷。該工況下LPG覆土罐承受內壓，因此，設計過程僅需考慮罐體結構的強度問題。
（4）覆土工況：覆土工況為LPG覆土罐建造過程中罐體表面覆蓋沙土過程的工況，該工況下罐體僅承受外部的覆土載荷、罐體不均勻支撐載荷、軸向載荷、外部載荷以及自重載荷。該工況下LPG覆土罐屬于承受外壓的容器，需要同時考慮罐體結構強度和外壓穩定性兩方面的問題。與此同時，出于安全考慮，該工況還應將罐體內部介質卸料過程中所產生的負壓N4納入加載條件進行計算。
各工況下的載荷方式如下表1所示：
失效模式的考慮
（1）LPG覆土罐在設計工況、耐壓試驗工況、地震工況下均承載內壓載荷，且內部壓力載荷大于外部壓力載荷，屬于內壓容器。因此，設計工況、耐壓試驗工況和地震工況下只用對罐體進行強度計算，對罐體結構進行防止塑性垮塌失效評定。
（2）覆土工況下，由于罐體內部不承受介質作用的正壓力，僅承受覆土載荷和罐體不均勻支撐載荷，屬于外壓容器。因此，該工況下需要同時考慮罐體結構的強度和外壓穩定性，同時對罐體結構進行防止塑性垮塌失效評定和屈曲失效評定。
工程設計案例
基于文中的設計方法，以某工程中2000m3的LPG覆土罐的設計參數為例，對罐體結構進行設計。
展開 （2）耐壓試驗工況：耐壓工況為LPG覆土罐建造過程中的試壓工況，該工況下罐體放置在120°包角的沙床基礎之上，其上表面未覆蓋沙土，罐體內部承受水介質的充裝載荷和內部正壓載荷，外部承受罐體不均勻支撐載荷，以及罐體的自重載荷。該工況下LPG覆土罐承受內壓，因此，設計過程僅需考慮罐體結構的強度問題。
（3）地震工況：地震工況為LPG覆土罐在正常使用過程中突發地震時的工況，該工況下罐體內部承受LPG介質的充裝載荷和內部正壓載荷，外部承受覆土載荷、罐體不均勻支撐載荷、軸向載荷和外部載荷，同時還有罐體的自重載荷和地震載荷。該工況下LPG覆土罐承受內壓，因此，設計過程僅需考慮罐體結構的強度問題。
（4）覆土工況：覆土工況為LPG覆土罐建造過程中罐體表面覆蓋沙土過程的工況，該工況下罐體僅承受外部的覆土載荷、罐體不均勻支撐載荷、軸向載荷、外部載荷以及自重載荷。該工況下LPG覆土罐屬于承受外壓的容器，需要同時考慮罐體結構強度和外壓穩定性兩方面的問題。與此同時，出于安全考慮，該工況還應將罐體內部介質卸料過程中所產生的負壓N4納入加載條件進行計算。
各工況下的載荷方式如下表1所示：
失效模式的考慮
（1）LPG覆土罐在設計工況、耐壓試驗工況、地震工況下均承載內壓載荷，且內部壓力載荷大于外部壓力載荷，屬于內壓容器。因此，設計工況、耐壓試驗工況和地震工況下只用對罐體進行強度計算，對罐體結構進行防止塑性垮塌失效評定。
（2）覆土工況下，由于罐體內部不承受介質作用的正壓力，僅承受覆土載荷和罐體不均勻支撐載荷，屬于外壓容器。
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食品加工用過濾減壓閥怎么消毒？2小時前
在食品與飲料加工行業，衛生安全是企業的生命線，很多設備維護人員都知道生產線上的罐體、管道需要嚴格消毒，卻往往忽略了氣動控制系統中的關鍵組件——過濾減壓閥，作為壓縮空氣進入生產環節前的“最后一道關卡”，過濾減壓閥如果消毒不徹底，極易成為細菌、霉菌滋生的溫床，進而導致食品二次污染，那么食品加工用的過濾減壓閥究竟該如何科學、合規地進行消毒？
對位移進行多次求導，即可獲得加速度公式，具體公式如下：
詳情可以參考上篇文章Fluent VOF罐體晃動（一）。
3.3 材料設置
由于是對液艙晃蕩問題展開仿真，因此需要采用水和空氣兩種材料，因此需要添加以下材料。
柔性構件則直接選擇默認鋁材料，只需調整楊氏模量即可。
3.4 模型設置
此處需要進一步打開VOF模型。
本案例利用Fluent中的VOF模型，對罐體晃動問題進行了仿真計算。
具體的操作與上次推文的罐體晃動（一）一致，只是不再采用命名表達式的方式進行罐體晃動仿真，而是通過UDF編譯，本推文主要對UDF的編譯和加載進行了介紹。該方法的缺點就是無法進行多工況的快速計算，優點則是在開啟能量方程等模型時，能夠通過UDF統一編譯進行處理，提高計算效率。
本案例利用Fluent中的VOF模型，對罐體晃動問題進行了仿真計算。
在罐體晃動問題中，一般需要定義區域速度。目前常用的定義方法有UDF與Fluent命名表達式兩種。本文主要對Flunet命名表達式的方法進行仿真計算。采用該方法的優點是可以將罐體晃動進行參數化計算，這一部分以后再講。
[圖片]
求解完成后，軟件會自動加載計算結果，默認顯示的是位移云圖，可以看到罐體的最大變形量是1.183mm；
圖25 查看位移云圖
b. 切換到我們比較關心的應力，應力最大位置是在這個拐角處，就是我們網格加密的地方，應力最大值為169MPa，沒有超過碳素鋼約350MPa的屈服應力，不會導致罐體發生永久變形。但是否滿足設計要求，安全系數是否足夠，還要結合實際工程去判斷。
編輯
大型罐體自動焊
仿真流程
結果與效果
?罐體模型更改前后的變形云圖。變形量由19.8mm降低至5mm。
?通過方案分析對比，改進方案消除了較大的異常變形，方案合理。
球罐強度、變形分析
輸入條件
壓力容器三維模型，接觸連接關系，內壓、風、雪載荷。
類似于如此模型
為命令流，接管數量和加筋數量可以實現參數化修改，具體見命令流注釋
其覆土層可隔絕陽光對罐體的曝曬，緩解了環境因素對罐內儲存介質的影響，同時還可以縮短相鄰罐體之間的安全距離，減少罐區的占地面積。覆土罐因具有安全節能環保等特性，在歐美等國已有廣泛應用，且在國內的外資項目建設中也已開始引進和應用了，如巴斯夫的廣東湛江一體化項目中，很多儲存容器采用的就是覆土罐，但因國內無標準規范，目前覆土罐的設計只能采用國外標準EEMUA Publication 190設計。
