部分充液罐体内液体-弹性膜耦合动力学特性研究

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基本信息

  • 批准号：
    51905384
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    23.0万
  • 负责人：
    王琼瑶
  • 依托单位：
    五邑大学
  • 学科分类：
    E0503.机械动力学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Liquid sloshing in partially filled tanks is a complex phenomenon and is associated with the field of aerospace, ship and pavement transportation. The effects of liquid sloshing are often negative; it may cause unstable operation of liquid tanks or even structural damage and failure. Conventional damping devices, such as compartments, baffles, etc., can only suppress liquid sloshing in one direction, and also increase the weight of tanks. Elastic membrane, as a new flexible damping device for suppressing liquid sloshing, is proposed for liquid sloshing problems in partially filled tanks. A coupled dynamic model of liquid-elastic membrane will be established in the project. Aiming at the problem that the non-linear characteristics of elastic membranes easily lead to the divergence of model calculation, the method of applying structural damping to elastic membrane will be proposed to improve the stability of calculation. The validity of the model is verified by experiments. Dynamic response analysis of the coupled model will be conducted and the effect of structural parameters of elastic membrane on liquid sloshing response will be studied, which is aimed to optimize the structural parameters of elastic membranes and improve its ability to suppress liquid sloshing. The results of the project will help to improve the efficiency of suppressing liquid sloshing in partially filled tanks and will provide new ideas and important technical support for the study on liquid sloshing suppression in partially filled tanks.
部分充液罐体内的液体晃动问题广泛存在于航空航天、船舶及路面交通运输等领域。液体晃动产生的影响往往是消极的：轻则造成载液罐体运行不稳定；重则造成罐体结构的损伤和失效。传统抑制液体晃动的阻尼装置如隔板、防波板等只能抑制液体某一方向的晃动，而且还会增大罐体的重量。本项目针对部分充液罐体内的液体晃动问题，拟提出一种新的抑制液体晃动的柔性阻尼装置：弹性膜；建立液体-弹性膜耦合动力学模型，针对弹性膜的非线性特性容易导致模型计算发散的问题，拟采用对弹性膜施加结构阻尼的方法来提高计算的稳定性；模型的有效性通过实验进行验证。对耦合模型进行动力学响应分析，研究弹性膜的结构参数对液体晃动响应的影响，旨在优化弹性膜的结构参数，提高其抑制液体晃动的能力。项目成果将有助于更有效地抑制充液罐体内液体的晃动，并将为充液罐体内液体晃动抑制的研究提供新的思路和重要的技术支持。

结项摘要

充液罐体内的液体晃动现象广泛发生在众多工程领域中。液体晃动造成的影响往往是负面的：轻则造成罐壁结构的损坏；重则影响载液罐体运行稳定性。本项目针对部分充液罐体内的液体晃动问题，提出了一种新的抑制液体晃动的柔性阻尼装置：弹性膜。弹性膜覆盖在液体的表面，其边缘固定在罐体的内壁。通过弹性膜的阻尼作用限制液体晃动的幅值，减小液体晃动产生的不利影响。.首先，建立了带防波板的罐体内液体晃动的三维动力学模型，利用此模型对实验工况进行仿真分析，仿真结果与已有的实验数据基本吻合，验证了模型的有效性。同时，利用此模型探索了组合型防波板在抑制液体晃动方面的作用。.其次，提出了用弹性膜代替传统的防波板作为抑制液体晃动的阻尼装置，建立了相应的罐体内带弹性膜的液体-弹性膜耦合动力学模型。对实验用的弹性气袋材料进行了一系列的拉伸实验以确定材料的本构关系。根据材料的本构关系确定了材料的超弹性模型：Yeoh超弹性模型，并将模型应用到液体-弹性膜耦合动力学模型中。利用此耦合模型对实验工况进行仿真分析，仿真结果与实验测得的数据基本吻合，表明了模型的可靠性。.最后，利用验证了的液体-弹性膜耦合动力学模型探索研究了弹性膜在抑制液体晃动方面的效果。研究结果表明，弹性膜能减小液体对于罐壁的冲击载荷，从而降低罐壁结构失效的风险。与此同时，弹性膜能最大限度地限制液体晃动的幅值，进而大幅减小作用在罐壁的力矩，从而提高了载液罐体运行的稳定性。项目研究结果将为部分充液罐体内液体晃动抑制的研究提供重要的思路和技术支持。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
Numerical and experimental study of anti-slosh performance of combined baffles in partially filled tank vehicles
部分填充罐车组合挡板防晃动性能的数值与实验研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    International Journal of Pressure Vessels and Piping
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    Qiong-Yao Wang;Guo-Mian Lin;Li Jiang;Guo-Feng Zheng;Jun-Jie Chen
  • 通讯作者：
    Jun-Jie Chen
Numerical and experimental analysis of the effect of elastic membrane on liquid sloshing in partially filled tank vehicles
弹性膜对部分填充罐车液体晃动影响的数值和实验分析
  • DOI：
    10.1080/15397734.2021.1875844
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Mechanics Based Design of Structures and Machines
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Qiong-Yao Wang;Li Jiang;Mu Chai;Hui Huang;Jian-Hua Tang
  • 通讯作者：
    Jian-Hua Tang
Criterion to determine the minimum sample size for load spectrum measurement and statistical extrapolation
确定载荷谱测量和统计外推最小样本量的标准
  • DOI：
    10.1016/j.measurement.2021.109387
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Measurement
  • 影响因子：
    5.6
  • 作者：
    Guofeng Zheng;Qiong-yao Wang;Chuan Cai
  • 通讯作者：
    Chuan Cai
Shock absorber lateral and impact force measurement using a column-type sensor
使用柱式传感器测量减震器横向力和冲击力
  • DOI：
    10.1088/1361-6501/ac62a9
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Measurement Science and Technology
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Guofeng Zheng;Wen Chen;Baixian Chen;Shuen Zhao;Qiongyao Wang
  • 通讯作者：
    Qiongyao Wang
A harmless thin film elastic modulus measurement method through bending the nonlinear sliding cantilever beam
非线性滑动悬臂梁弯曲无害化薄膜弹性模量测量方法
  • DOI：
    10.1016/j.measurement.2021.108984
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Measurement
  • 影响因子：
    5.6
  • 作者：
    Jianhua Tang;Lezhang Liu;Li Jiang;Hui Huang;Qiongyao Wang
  • 通讯作者：
    Qiongyao Wang

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其他文献

囊式空气弹簧垂向刚度统一模型研究
  • DOI：
    10.3901/jme.2022.12.180
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    陈俊杰;郭孔辉;殷智宏;王琼瑶;张磊
  • 通讯作者：
    张磊
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  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    陶芳标
部分充液罐车内液体晃动的瞬态响应分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    振动与冲击
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王琼瑶;蒋开洪;Subhash Rakheja
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    Subhash Rakheja
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  • DOI：
    10.3969/j.issn.1005-7021.2020.02.003
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    微生物学杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    闫敏;秦诗洁;王琼瑶;沈甜;张芳;崔永亮;许凤;袁满;余秀梅
  • 通讯作者：
    余秀梅

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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