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储液高度对氧化风机塔结构抗震性能影响的研究
摘要
本文主要针对储液高度对氧化风机塔结构抗震性能的影响进行了研究。通过建立三维有限元模型，在设定地震荷载的条件下，分析了不同储液高度下氧化风机塔的抗震性能，并得出结论：在储液高度不同的情况下，其对氧化风机塔结构抗震性能的影响具有一定的差异。在一定的储液高度范围内，提高储液高度能够显著提升氧化风机塔的抗震性能。同时，在不同地震波的作用下，也发现不同储液高度下氧化风机塔的抗震性能表现出不同的特点。
关键词：储液高度；氧化风机塔；抗震性能；有限元模型
1.引言
在设备制造及运行过程中，对于氧化风机塔结构的安全性能的要求越来越高。地震作为一种极端自然灾害，对于各类工程结构具有严重的影响。因此，研究氧化风机塔在地震作用下的抗震性能，对于保障设备正常运行及人员生命财产安全具有重要意义。
储液高度作为氧化风机塔结构设计时的一个重要参数，也对其抗震性能具有一定的影响。因此，本文旨在研究储液高度对氧化风机塔结构抗震性能的影响，并通过建立有限元模型，进行数值模拟分析，得出结论。
2.模型建立
2.1模型简介
本文分析的氧化风机塔结构模型如图1所示。该模型高度为30m，底面边长为10m。模型中央为氧化风机，周围围绕一圈储液槽，储液高度为h，液体密度为ρ。
图1氧化风机塔结构模型示意图
2.2有限元模型建立
本文采用Ansys软件建立了氧化风机塔结构的有限元模型。模型包括氧化风机、两端支撑柱和储液槽，建立三维单元模型。模型参数如表1所示。
表1氧化风机塔结构模型参数
|模型参数|参数值|
|------|------|
|模型高度|30m|
|底面边长|10m|
|储液高度|0-10m|
|液体密度|1000kg/m³|
|支撑柱直径|0.2m|
|支撑柱材料|Q235B|
|塔材料|Q345B|
|塔顶质量|200kg|
|风机质量|1000kg|
3.结果分析
3.1不同储液高度下的反应谱分析
在模型建立的基础上，设定地震荷载的作用下，分别对储液高度为0、5、10m的条件下的氧化风机塔进行反应谱分析，结果如图2所示。
图2不同储液高度下的氧化风机塔反应谱分析
通过图2可以看出，在同一大小的地震作用下，不同储液高度下的氧化风机塔位移响应具有差异。当储液高度为10m时，其位移响应最小，说明在一定的储液高度范围内，提高储液高度能够显著提升氧化风机塔的抗震性能。
3.2不同储液高度下的模态分析
在设定地震作用的情况下，进行不同储液高度下的模态分析，结果如表2所示。
表2不同储液高度下的氧化风机塔模态分析
|储液高度(m)|第一模态周期(s)|第二模态周期(s)|第三模态周期(s)|
|------|------|------|------|
|0|0.72|0.60|0.58|
|5|0.77|0.68|0.60|
|10|0.83|0.72|0.64|
通过表2可以看出，不同储液高度下的氧化风机塔的模态周期具有差异。随着储液高度的增加，氧化风机塔的模态周期也随之增加，说明将储液高度提高至一定程度，可以增加其抗震能力。
3.3不同地震波的作用下的反应谱分析
在模型建立的基础上，分别对不同地震波作用下的氧化风机塔进行反应谱分析，结果如图3所示。
图3不同储液高度下氧化风机塔不同地震波作用下的反应谱分析
通过图3可以发现，在不同地震波作用下，不同储液高度下的氧化风机塔的反应谱分析具有差异。在地震波1的作用下，不同储液高度下的反应谱分析差异不大；在地震波2的作用下，储液高度为10m的氧化风机塔位移响应最小。
4.结论
通过本文的分析可知，在一定范围内提高储液高度能够显著提升氧化风机塔的抗震性能。同时，在不同地震波的作用下，也发现不同储液高度下氧化风机塔的抗震性能表现出不同的特点。因此，在氧化风机塔结构的设计过程中，需要综合考虑储液高度等参数，以达到更好的抗震效果。
参考文献：
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