罐體的案例
Fluent VOF罐體晃動（一）
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
Fluent VOF罐體晃動（二）
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 LPG覆土罐有限元分析設計方法和工程案例！
（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 
大型罐體自動焊
編輯
大型罐體自動焊
LPG覆土罐有限元分析設計方法和工程案例！
（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。
展開 SimSolid在LNG罐式集裝箱結構強度分析中的應用
圖4.1 框架等效應力云圖
圖4.2 裙座等效應力云圖
圖4.3 外罐體等效應力云圖
圖4.4 內罐體等效應力云圖
圖4.5 內罐體等效應力剖視圖
4.2 載荷工況二應力計算結果
工況二：內壓+自重+沿與運動方向成直角的水平方向、大小為額定質量乘以一倍重力加速度的慣性力；
圖4.6 框架等效應力云圖
圖4.7 裙座等效應力云圖
圖4.8外罐體等效應力云圖
圖4.9 內罐體等效應力云圖
圖4.10 內罐體等效應力云圖剖視圖
4.3 載荷工況三應力計算結果
工況三：內壓+沿垂直向上方向、大小為額定質量乘以一倍重力加速度的慣性力；
圖4.11 框架等效應力云圖
圖4.12 裙座等效應力云圖
圖4.13 外罐體等效應力云圖
圖4.14 內罐體等效應力云圖
圖4.15內罐體等效應力云圖剖視圖
4.4載荷工況四應力計算結果
工況四：內壓+沿垂直向下方向、大小為額定質量乘以兩倍重力加速度的慣性力。
展開 基于SolidWorks的鐵路粉狀貨物罐車裝配模型建模方法
圖2為罐體的參數化3D模型。罐體的主要功能是運輸及裝卸貨物，需根據自重、載重、工作壓力等來設計罐體的長度L、半徑r及壁厚δ，同時設計時要考慮到它與幾個蓋板間的裝配關系，將其作為其他零件的父零件來處理。在模型中同時建立用于裝配的基準軸和基準面，而且這些特征也都是參數驅動的，并放在專用圖層中。
圖2 罐體的參數化3D模型
圖3為罐體與枕梁上蓋板、牽引梁上蓋板的裝配圖。兩個蓋板零件在裝配樹中都以罐體為其父節點，在進行參數化建模時，除了模型本身的參數驅動外，還應建立其與父零件（罐體）之間的參數關聯：枕梁上蓋板及牽引梁上蓋板的半徑等于罐體半徑加上罐體壁厚。同時建立用于裝配的基準軸及基準面，在進行裝配建模時，通過與罐體的軸向同軸約束及基準面的貼合約束，就可以建立參數化的裝配模型，同時罐體半徑的改變可以傳遞并且驅動兩個蓋板模型的更新。
圖3 罐體與枕梁上蓋板、牽引梁上蓋板的裝配圖
圖4為罐體裝配與車體其他部分的最終裝配效果。由于在零件建模時采用了圖層管理及良好的參數控制，因此裝配校驗變得非常簡單而且明晰，通過圖層的關閉、裝配樹中對零件的抑制與反抑制等方法來控制零件及部件（專用和通用）的顯示，通過參數的關聯、傳遞、模型驅動及IPA方法來檢驗設計結果，從而保證零件設計與裝配設計之間的協調一致，并且通過IPA動畫模擬還避免了部件之間可能發生的干涉。
圖4 罐體裝配與車體其他部分最終裝配效果
五、結論
通過CAD軟件及相關設計技術的應用，我廠的產品設計周期大大縮短，設計質量也得到了顯著提高，從而提高了本企業產品的市場競爭力，取得了顯著的社會效益和經濟效益。
展開 這家船廠交付全球最大改裝橙汁運輸船
液貨罐體裝備液位監測雷達系統、抗氧化氮氣注入系統以及淡熱水沖洗系統，極大提升了工作效率。
首次改裝橙汁運輸船，自然困難重重，船舶進廠后拆除原有甲板集裝箱相關的結構約700噸；結構改裝新制物量達到1650噸；安裝15個獨立液貨罐、15700平方米冰庫絕緣板以及鍋爐、港口發電機、壓載水處理系統等諸多項目，不僅工程量大，而且有許多新問題隨著改裝工程的推進逐漸顯現。公司修船條線周密策劃，牢牢把控每一個生產節點，靈活安排生產計劃，爭分奪秒搶進度、保周期，連續作戰完成15個液貨罐吊裝，提前6天完成六個C型甲板總段吊裝。
15個液貨罐體吊裝既是改裝工程的難點工程，又是亮點工程，單個橙汁儲存罐體長12.27米，寬12.47米，罐體筒徑11.8米，高18.9米，重130余噸。
由于受客觀條件限制，公司只能采用船舶?？眶秆b碼頭，通過大浮吊進行罐體吊裝。受江面情況及停靠傾斜度的影響，罐體垂直進艙與艙壁間最小們間隙不到20厘米，同一艙室兩個罐體之間最小間隙僅為10厘米，底座限位塊與罐體限位塊安裝誤差不能超過5厘米。
在浮態下進行以上罐體吊裝，難度可想而知！在狹窄的艙室里，船廠的這些“粗漢子”做起了“針線活”，在艙內一點點“穿針引線”，最終所有罐體吊裝通過船東、船檢的高標準驗收，創造了澄西修船史上的又一個傳奇。
45年的修船發展歷程，中船澄西在船舶修理改裝業務領域，變不可能為可能，創造了一個又一個傳奇，主攻高技術含量、高附加值特種船舶的改裝與修理，尤其是在深耕細分特種船修理建造領域積累了雄厚的技術技能水平和人才優勢，大型自卸船、龍門吊船、LPG船、牲畜船、客滾船等修理改裝成績斐然。
展開 市政環衛車知識百科
環衛灑水車
組成：主要由底盤、防銹罐體、連通器、專用自吸式灑水泵、管網、噴灑出口、工作平臺組成；具有灑水、運水、排水和應急消防等功能。由前沖、后灑和側噴,自吸式專用水泵,泵可抽水排水,帶消防接頭、自流閥、罐體后帶工作平臺,安裝綠化灑水炮,炮可旋轉可調節水量大小（噴射呈柱、霧、毛毛雨）。
原理：發動機啟動帶動泵，此時葉輪旋轉，葉輪進口處形成負壓，吸入管路中的氣體與泵內液體混合，通過壓出室進入氣液分離室。由于氣液的比重差，氣體從液體中分離出來，從出口管中排出，液體在氣液分離室中下沉，經多次循環，直到吸入管內的氣體排凈而充滿液體，完成自吸過程，泵開始正常輸液。灑水主要由發動機帶動變速箱，變速箱上安裝的取力器帶動灑水泵，灑水泵產生動力，將罐體內部的液體通過管網噴灑出去。
環衛吸污車
組成：由底盤、取力器、傳動軸、真空吸污泵、壓力罐體、液壓部分，管網系統、真空壓力表、視糞窗、洗手裝置等組成，隨車配置大功率真空吸污泵和優質液壓系統，罐體封頭一次壓鑄成型、罐體可后開、雙頂自卸。
工作原理：利用發動機動力使真空泵工作，真空泵將罐體內的空氣抽至一定的真空，使罐體內形成負壓，通過管子把外界的污水、泥漿等液體吸入罐體達到采收運輸的目的。若要排卸罐內污物，對罐體加壓把罐體內的污水排出，
環衛垃圾車
有壓縮垃圾車、擺臂垃圾車、掛桶垃圾車（自裝卸式垃圾車）、密封垃圾車、對接式垃圾車等。
壓縮垃圾車組成：由底盤、密封式垃圾廂、液壓系統、操作系統組成；整車為全密封型，自行壓縮、自行傾倒、壓縮過程中的污水全部進入污水廂。
擺臂垃圾車組成：由底盤、液壓舉升總成、垃圾斗組成，通過左右兩臂裝運全國統一擺臂式垃圾斗，可一車多斗，帶自卸功能，達到安全穩定，性能可靠。掛桶垃圾車
組成：由底盤、廂體總成、自動提升裝料裝置、液壓系統、操作系統等組成。
展開 收藏|史上最全焦化行業VOCs治理技術與建議
2.直接抽取
直接抽取的方式，從罐體、槽提、空間進行直接抽氣收集。其代表方案為壓力平衡技術，利用管道將煤氣凈化單元各貯槽及相關設備的放散口與煤氣管道連接在一起，通過充入氮氣的方式調節系統壓力，保證整個系統處于一150-50Pa壓力范圍，各放散口放散氣引入煤氣鼓風機前的煤氣管道內，避免放散氣外排。
該方案存在一定的弊端，從系統壽命方面，系統內的氣體中含有大量的萘、蒸汽、氨水等物質，在冷凝過程中對管道和風機都有負面的影響;在操作方面，系統通入氮氣保護且需要保證負壓，該效果需要較多的調節，若降低調節量，需加入大量的電控點位保證系統的負壓狀態和氮氣保護的效果;從安全方面，在以往的設計過程中遇到多家企業己經將罐體連接引入風機前，但均未開啟，該方案關鍵安全隱患在于廠內停電后，無主動力推動下有罐區回火風險，系統內氣體在各罐體內相互竄流，失去各自罐體的單獨性，若出現起火現象，會造成大范圍的火勢失控。
且 《國家安全監管總局關于進一步加強化學品罐區安全管理的通知》安監總管三〔201引68號文件中明確表明“立即暫停使用多個化學品儲罐尾氣聯通回收系統，經安全論證合格后方可投用?！痹诎脖O檢查中，已有多個企業被處罰。
直接抽取的方法可用于裝車點油氣的回收，其治理效果顯著。裝車過程中，車輛罐體和輸出罐體聯為一個系統，車輛罐體內液位上升油氣排出回到輸出罐體、輸出罐體液位下降自動吸氣將車輛罐體排出油氣收集。
3.配風收集
配風收集，對各排口溢散點不直接對口，其配有放散，在排口呼出氣體時，氣體被收集，排口吸入氣體時，可從放散口吸入氣體。該方式在系統設計中不進行強抽，使用微負壓設計保證系統內的負壓，在罐體呼出氣體時系統將呼出氣體進行捕獲，在罐體吸氣時，負壓結構不會造成罐體的吸氣的阻礙，該措施可防止罐體直連導致的通氣不暢或罐體突然受冷造成的罐體癟裂現象的出現。
展開 
常壓儲罐分類、組成、管理及風險評估
例行檢查是以目視為主的，近距離檢查儲罐外部狀況的檢查方式，包括儲罐是否存在滲漏、罐壁變形、沉降跡象以及罐體的保溫裝置、安全附件和相關配件的運行狀況等。年度檢查是為了保證儲罐在定期檢驗周期內的安全而進行的在線檢查，年度檢查以外部宏觀檢查為主，除例行檢查的內容外，還應包括壁板和頂板的厚度測定、基礎沉降檢測和防雷防靜電接地電阻檢測等。定期檢驗是按一定的檢驗周期對儲罐進行較全面的檢測，定期檢驗可根據實際情況采用在線檢驗方法或開罐檢驗方法。
定期檢驗主要包括：
（1）罐基礎的沉降檢測；
（2）安全附件的檢查；
（3）罐體的檢驗。
罐體的檢驗不僅包括罐底板、罐壁板及罐頂板的檢驗檢測，還包括對罐體內外防腐蝕涂層和保溫的檢查。
傳統的檢驗手段主要有：
（1）宏觀檢查；
（2）超聲測厚；
（3）表面缺陷檢測（磁粉/滲透）；
（4）埋藏缺陷檢測（超聲/射線）；
（5）罐底板漏磁檢測；
（6）真空試漏。
新興的檢驗手段主要有：
（1）聲發射在線檢測；
（2）導波檢測；
（3）機器人在線檢測技術；
（4）爬壁超聲波連續測厚技術。
本文來自：化工設備人
展開 收藏｜史上最全焦化行業VOCs治理技術與建議
2.直接抽取
直接抽取的方式，從罐體、槽提、空間進行直接抽氣收集。
其代表方案為壓力平衡技術，利用管道將煤氣凈化單元各貯槽及相關設備的放散口與煤氣管道連接在一起，通過充入氮氣的方式調節系統壓力，保證整個系統處于一150-50Pa壓力范圍，各放散口放散氣引入煤氣鼓風機前的煤氣管道內，避免放散氣外排。
該方案存在一定的弊端，從系統壽命方面，系統內的氣體中含有大量的萘、蒸汽、氨水等物質，在冷凝過程中對管道和風機都有負面的影響;在操作方面，系統通入氮氣保護且需要保證負壓，該效果需要較多的調節，若降低調節量，需加入大量的電控點位保證系統的負壓狀態和氮氣保護的效果;從安全方面，在以往的設計過程中遇到多家企業己經將罐體連接引入風機前，但均未開啟，該方案關鍵安全隱患在于廠內停電后，無主動力推動下有罐區回火風險，系統內氣體在各罐體內相互竄流，失去各自罐體的單獨性，若出現起火現象，會造成大范圍的火勢失控。
且 《國家安全監管總局關于進一步加強化學品罐區安全管理的通知》安監總管三〔201引68號文件中明確表明“立即暫停使用多個化學品儲罐尾氣聯通回收系統，經安全論證合格后方可投用。
”在安監檢查中，已有多個企業被處罰。
直接抽取的方法可用于裝車點油氣的回收，其治理效果顯著。
裝車過程中，車輛罐體和輸出罐體聯為一個系統，車輛罐體內液位上升油氣排出回到輸出罐體、輸出罐體液位下降自動吸氣將車輛罐體排出油氣收集。
3.配風收集
配風收集，對各排口溢散點不直接對口，其配有放散，在排口呼出氣體時，氣體被收集，排口吸入氣體時，可從放散口吸入氣體。
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2.直接抽取
直接抽取的方式，從罐體、槽提、空間進行直接抽氣收集。其代表方案為壓力平衡技術，利用管道將煤氣凈化單元各貯槽及相關設備的放散口與煤氣管道連接在一起，通過充入氮氣的方式調節系統壓力，保證整個系統處于一150-50Pa壓力范圍，各放散口放散氣引入煤氣鼓風機前的煤氣管道內，避免放散氣外排。
該方案存在一定的弊端，從系統壽命方面，系統內的氣體中含有大量的萘、蒸汽、氨水等物質，在冷凝過程中對管道和風機都有負面的影響;在操作方面，系統通入氮氣保護且需要保證負壓，該效果需要較多的調節，若降低調節量，需加入大量的電控點位保證系統的負壓狀態和氮氣保護的效果;從安全方面，在以往的設計過程中遇到多家企業己經將罐體連接引入風機前，但均未開啟，該方案關鍵安全隱患在于廠內停電后，無主動力推動下有罐區回火風險，系統內氣體在各罐體內相互竄流，失去各自罐體的單獨性，若出現起火現象，會造成大范圍的火勢失控。
且 《國家安全監管總局關于進一步加強化學品罐區安全管理的通知》安監總管三〔201引68號文件中明確表明“立即暫停使用多個化學品儲罐尾氣聯通回收系統，經安全論證合格后方可投用?！痹诎脖O檢查中，已有多個企業被處罰。
直接抽取的方法可用于裝車點油氣的回收，其治理效果顯著。裝車過程中，車輛罐體和輸出罐體聯為一個系統，車輛罐體內液位上升油氣排出回到輸出罐體、輸出罐體液位下降自動吸氣將車輛罐體排出油氣收集。
3.配風收集
配風收集，對各排口溢散點不直接對口，其配有放散，在排口呼出氣體時，氣體被收集，排口吸入氣體時，可從放散口吸入氣體。
展開 集裝箱結構CAE仿真分析，有限元科技是這樣做的…
集裝箱的結構強度是機械行業在可靠性設計中所關心的最基本的問題，有限元科技通過CAE仿真指出集裝箱框架、罐體及裙座各部件的應力應變等，為進一步改進結構設計提供了理論依據，為機械行業在提高可靠性、降低產品的損壞率、壓縮成本方面起到了顯著作用。
產品問題概述
集裝箱運輸是現代化的運輸方式，它取代了傳統的散件運輸，被喻為20世紀貨物運輸領域內的一場革命。集裝箱是由薄型鋼板和結構型鋼焊接而成的薄壁結構，箱體的剛度和強度是安全運輸的重要保障。我司通過CAE仿真技術，分析罐式集裝箱在各種工況下結構的應力水平，以確認其是否符合《集裝箱檢驗規范》（中國船級社）和《國際海運危險貨物規則》（IMDG CODE）中相關要求。
原圖模型（如下圖所示）
計算結果
（1）厚度分析
（2）應力應變分析：
結論
框架部分最大應力發生在底部固定角件處，其值為102.1Mpa，小于其材料的許用應力230Mpa；罐體部分最大應力發生在罐體下部，其值為205.5Mpa，小于其材料的許用應力207Mpa；裙座最大應力發生在與罐體連接處，其值為50.9Mpa，小于其材料的許用應力137Mpa?？蚣?、罐體及裙座的最大應力均小于其所用材料的許可應力，安全系數均大于1.5，部件較安全。
使用軟件
Abaqus
Hypermesh
有限元科技（www.featech.com.cn）專注CAE十年，是一家以計算機輔助工程CAE為主業，以工程仿真軟件開發為核心，集CAE咨詢、CAE培訓、軟件研發與銷售為一體的高科技企業。
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