利用GMO方法对矩形水箱中在谐波激励下的旋涡晃动波浪进行数值研究

《ISH Journal of Hydraulic Engineering》：Numerical study on swirling sloshing waves in rectangular tanks under harmonic excitation using GMO method

研究通过数值模拟分析挡板对矩形储液罐地震激励下旋转波浪的抑制效果，采用Navier-Stokes方程与VOF方法耦合求解，发现挡板可改变罐体振动频率并抑制旋转波浪的产生，显著降低基础剪力和倾覆力矩。

　　

摘要

本研究的主要目的是通过数值方法探讨挡板对减少矩形储液罐中地震引起的旋涡晃动波的影响。为此，研究采用了纳维-斯托克斯方程（RANS）和体积法（VOF），并结合通用移动物体技术（GMO）进行数值模拟。首先，对一个基准模型进行了数值模拟，并通过将结果与现有数据进行比较来进行验证。随后，通过对混凝土矩形储液罐在多种谐波激励下的响应进行分析，发现共振频率会在罐内产生旋涡波，表明晃动现象是多方向的而非单向的。为了解决旋转晃动问题，研究考察了垂直板对水面的影响，旨在降低储液罐在各种频率下受到谐波激励时的地震响应。研究结果表明，该板通过改变储液罐的振动频率并防止旋转晃动的发生，有效减轻了振荡的加剧。此外，它还显著提高了储液罐的地震响应能力，从而减少了底部剪力和倾覆力矩。