رفتار ديناميكي مخازن ذخيره سازي مايعات با بهينه سازي ابعادي المانها

Dynamic behaviour of Liquid Storage Tanks with Optimization of Elements Dimensions

مخازن ذخيره‌سازي مايعات، از شريان‌هاي بسيار مهم كشورها هستند. در اين پژوهه ابتدا صحت‌سنجي الگوي اجزاي محدود با نتايج به‌دست آمده از يك مخزن مقياس‌شده آزمايشگاهي با اندازه المان‌هاي مختلف صورت گرفته و تحليل‌هاي مودال و تاريخچه‌ زماني انجام يافته است و نتايج تلاطم سطح آزاد به‌دست آمده از هر نوع المان‌بندي به‌وسيله برنامه آماريspss17 با نتايج آزمايشگاهي مقايسه شد. سپس يك مخزن مستطيلي بتني به حجم 1000 مترمكعب با المان‌بندي‌هاي مختلف بررسي و تحليل‌هاي مودال و تاريخچه‌ زماني انجام شد. در نهايت ركورد زلزله «نورثريچ» به‌صورت دو مولفه‌اي افقي و سه مولفه‌اي به مخزن 1000 M3به‌صورت تاريخچه زماني وارد شده و نتايج تحليل شده‌اند. نتايج صحت سنجي المان‌بندي‌ها به‌روش تحليل‌هاي مودال و تحليل‌هاي‌ هارمونيك سينوسي تاريخچه زماني نشان مي‌دهد كه اندازه المان‌بندي در پاسخ‌ها قابل تامل بوده و فقط با تحليل‌هاي مودال به راستي‌آزمايي مخزن مدل‌شده به‌روش اجزاي محدود نمي‌توان پرداخت و اندازه المان‌هاي با ارتفاع به طول بزرگتر از 1 نتايج مطلوبي را نمي‌دهد. همين طور نتايج ديناميكي تاريخچه زماني نشان مي‌دهد كه اثر مولفه عمودي در تحليل‌هاي سه مولفه‌اي تاثيري بر تلاطم سطح آزاد آب ندارد ولي باعث افزايش فشار هيدروديناميكي در مقايسه با تحليل دو مولفه افقي مي‌شود.

Liquid storage tanks are considered as a vital artery with high importance. Therefore, the dynamic behavior of liquid storage tanks should be investigated. In this study, At first, the verification of finite element method based on the result of scaled experimental tank with different dimensions of elements was done.Then, modal and time history analyses were conducted and the free surface sloshing was investigated. The results of different element types were compared with the experimental results used statistical program SPSS17. In the next step a concrete rectangular tank with 1000m3 capacity was studied with different dimension of elements. Finally, the time history of Northridge earthquake record was applied to 1000m3 tanks with two and three horizontal and vertical components and the result of this analysis was evaluated. The results of modal and time history analyses showed that the effect of dimension of elements on the response is considerable and modal analysis alone cannot validate the modeling of tanks with the finite element method and the dimentions of elements with ratio height to length larger than 1 did not show good agreement as well as the results of dynamic analyses showed that The presence of vertical earthquake ground motion in combination with horizontal ground motion do not have any significant effect on the sloshing behavior water in the tank. However, the vertical earthquake acceleration can have remarkable effects on the maximum hydrodynamic pressure, and its distribution on the tank walls.