Abstrakt

W ostatnich latach zbiorniki dwupłaszczowe są coraz powszechniej stosowane w przemyśle petrochemicznym do magazynowania produktów ropopochodnych. Z uwagi na wymagania dotyczące ochrony środowiska zbiorniki te są konstrukcjami konkurencyjnymi wobec zbiorników jednopłaszczowych budowanych w obwałowaniu ziemnym. Ekonomiczna, cienkościenna konstrukcja płaszczy w przypadku zbiornika pustego jest wrażliwa na lokalną utratę stateczności spowodowaną działaniem wiatru. W celu zabezpieczenia płaszcza przed utratą stateczności stosuje się pierścienie usztywniające umiejscowione przy górnej krawędzi płaszcza i w razie potrzeby także poniżej. Informacje odnoszące się do obciążenia wiatrem zbiorników dwupłaszczowych można znaleźć w projekcie normy prEN 1991-4:2003. Dane te są jednak bardzo ograniczone i nie odnoszą się do wpływu parametrów geometrycznych na obciążenie wiatrem zbiornika. Brak tych informacji w literaturze naukowej i normach skłonił autora do podjęcia niniejszej tematyki badawczej.Celem programu badawczego jest wyznaczenie parametrów obciążenia wiatrem zbiorników dwupłaszczowych w zależności od zmiennych parametrów geometrycznych, którymi są: smukłość aerodynamiczna, odległości między płaszczami, rodzaj dachu, położenie dachu pływającego oraz położenie pierścienia wiatrowego na płaszczu zewnętrznym.Zakres obejmuje badania w tunelu aerodynamicznym modeli zbiorników dwupłaszczowych oraz symulacje numeryczne obciążenia przy zastosowaniu komercyjnego programu komputerowego. Badania modelowe przeprowadzono w tunelu aerodynamicznym Instytutu Lotnictwa w Warszawie. Modele do badań wykonano ze sklejki i drewna z zachowaniem kryteriów podobieństwa. Pomiary w tunelu aerodynamicznym prowadzono przy odwzorowaniu pionowego profilu prędkości przepływu w warstwie przyziemnej. Przebadano łącznie 24 modele. Wyniki pomiarów w tunelu aerodynamicznym wykorzystano do wyznaczenia funkcji aproksymujących rozkład współczynnika ciśnienia na płaszczu zewnętrznym. Symulacje komputerowe przeprowadzono przy wykorzystaniu programu komputerowego Fluent 6. Odwzorowano model zbiornika o wymiarach rzeczywistych. Zastosowano model płynu lepkiego, nieściśliwego, natomiast sam przepływ traktowano jako stacjonarny. Wyniki obliczeń porównano z wynikami badań w tunelu aerodynamicznym.Przeprowadzone badania potwierdzają wpływ parametrów geometrycznych na rozkład oraz wartość obciążenia wiatrem elementów konstrukcyjnych zbiornika dwupłaszczowego. Wyznaczone w trakcie badań wartości i rozkłady współczynnika ciśnienia na płaszczu wewnętrznym po stronie nawietrznej odbiegają od zaleceń podanych w normie prEN 1991-4:2003. Badania numeryczne pokazały, że można efektywnie wykorzystać metody komputerowej mechaniki płynów do analizowania obciążenia wiatrem zbiorników dwupłaszczowych. Jednak niektóre wyniki mogą być obarczone błędami, dlatego wskazane jest wykonywanie równoległych badań modelowych weryfikujących obliczenia.

Autor (1)