宋波等：基于微振动监测的AFT厂房结构-浆液耦合振动特性 7 拌机加载高度为13~15m,第二层搅拌机加载高 表2加载工况对比表 度为19~21m,每层3个，图14(b)为搅拌机的相 Table 2 Comparison of the loading case 对位置及搅拌机与氧化风加载图.数值模拟中对 Working If there is oxidation Simulation loading size of condition wind mixer/(m's) 搅拌机作用处的浆液进行射流加载，即对浆液施 No 加速度荷载 b Yes 1 由监测数据可知，氧化风的鼓入增大了结构 No 的振动响应，即加强了对浆液的扰动效果，故采用 Yes 2 造波理论向对氧化风作用进行模拟，选取有下部 搅拌机作用的3处浆液液面施加正弦荷载.搅拌 3.2 流固耦合模拟结果分析 机及氧化风数值模拟的加载大小需考虑搅拌机型 为与监测测点保持一致，便于分析，沿上部 号及转速等、氧化风风速、风管直径、浆液密度、 钢罐高度提取钢罐底部、上层搅拌机处、液面处 钢罐直径等各种因素，因此在计算时控制氧化风 以及罐顶的数据，标记为1、2、3、4点.工况b、 的加载条件不变，从而通过改变搅拌机的加载大 d作用下，各提取点x向位移响应如图l5(a)、 小来设置计算工况.经多种计算工况的试验，以周 (b)所示，工况d的位移时程曲线相比工况b更 期为2s、幅值为1.5ms的加载方式较为适宜. 为浮动，工况d最大绝对位移为4点处的8.80mm, 同样地，搅拌机按1.0ms、2.0ms的加载大小. 而工况b的最大绝对位移为4点处的5.88mm. 又因为结构监测了暂停氧化风鼓人的工况，模拟 工况b、d的加速度响应如图15(c)、(d)所示，工 时为保持一致，也考虑氧化风是否加载，于是计算 况d各点的加速度分布较工况b而言变化更加 共分为4种工况，见表2所示 复杂 0.006 -Point 1 --Point 2 (a) 0.010 (b) Point 3- 0.008 0.004 0.00 0.004 0.002 0.002 0.000 0.00 -0.002 -0.002 -0.004 -0.006 -0.004 -0.008 -Point 1 -Point 2 -0.010 .·Point3-- Point 4 -0.006 0 6 8 10 12 0 2 4 6 8 10 12 Time/s Time/s 1.5 0.8 (c) -Point I -Point 2 Point 1 --Point 2 (d) ..Point 3 --Point 4 .Point 3 --Point 4 0 04 0.5 0.0 0.0 -0.2 0.5 04 -1.0 -0.6 0 6 10 0 4681012 Time/s Time/s 图15沿罐高位移及加速度时程曲线.(a)工况b沿罐高的x向位移时程：(b)工况d沿罐高的位移时程：(c)工况b沿罐高加速度时程：(d)工况 d沿罐高加速度时程 Fig.15 Displacement and acceleration time history curves along the tank height:(a)x-direction displacement time history of Conditionb along the tank height,(b)displacement time history of Conditiond along the tank height;(c)acceleration time history of working Conditionb along the tank height;(d) acceleration time history of working Conditiond along the tank height拌机加载高度为 13～15 m，第二层搅拌机加载高 度为 19～21 m，每层 3 个，图 14（b）为搅拌机的相 对位置及搅拌机与氧化风加载图. 数值模拟中对 搅拌机作用处的浆液进行射流加载，即对浆液施 加速度荷载. 由监测数据可知，氧化风的鼓入增大了结构 的振动响应，即加强了对浆液的扰动效果，故采用 造波理论[6] 对氧化风作用进行模拟，选取有下部 搅拌机作用的 3 处浆液液面施加正弦荷载. 搅拌 机及氧化风数值模拟的加载大小需考虑搅拌机型 号及转速等、氧化风风速、风管直径、浆液密度、 钢罐直径等各种因素，因此在计算时控制氧化风 的加载条件不变，从而通过改变搅拌机的加载大 小来设置计算工况. 经多种计算工况的试验，以周 期为 2 s、幅值为 1.5 m·s−1 的加载方式较为适宜. 同样地，搅拌机按 1.0 m·s−1、2.0 m·s−1 的加载大小. 又因为结构监测了暂停氧化风鼓入的工况，模拟 时为保持一致，也考虑氧化风是否加载，于是计算 共分为 4 种工况，见表 2 所示. 表 2 加载工况对比表 Table 2   Comparison of the loading case Working condition If there is oxidation wind Simulation loading size of mixer/(m·s−1) a No 1 b Yes 1 c No 2 d Yes 2 3.2    流固耦合模拟结果分析 为与监测测点保持一致，便于分析，沿上部 钢罐高度提取钢罐底部、上层搅拌机处、液面处 以及罐顶的数据，标记为 1、 2、 3、 4 点. 工况 b、 d 作用下，各提取 点 x 向位移响应如 图 15（ a） 、 （ b）所示，工况 d 的位移时程曲线相比工况 b 更 为浮动，工况 d 最大绝对位移为 4 点处的 8.80 mm， 而 工 况 b 的最大绝对位移 为 4 点 处 的 5.88 mm. 工况 b、d 的加速度响应如图 15（c）、（d）所示，工 况 d 各点的加速度分布较工况 b 而言变化更加 复杂. 0 2 4 6 8 10 12 −0.006 −0.004 −0.002 0.000 0.002 0.004 0.006 Displacement/m Time/s Point 1 Point 2 Point 3 Point 4 0 2 4 6 8 10 12 −0.6 −0.4 −0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 Time/s Point 1 Point 2 Point 3 Point 4 Acceleration/(m·s−2 ) 0 2 4 6 8 10 12 −0.010 −0.008 −0.006 −0.004 −0.002 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 Displacement/m Time/s Point 1 Point 2 Point 3 Point 4 −2 0 2 4 6 8 10 12 −1.5 −1.0 −0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 Time/s Point 1 Point 2 Point 3 Point 4 Acceleration/(m·s−2 ) (a) (c) (d) (b) 图 15    沿罐高位移及加速度时程曲线. （a）工况 b 沿罐高的 x 向位移时程；（b）工况 d 沿罐高的位移时程；（c）工况 b 沿罐高加速度时程；（d）工况 d 沿罐高加速度时程 Fig.15    Displacement and acceleration time history curves along the tank height: (a) x-direction displacement time history of Conditionb along the tank height; (b) displacement time history of Conditiond along the tank height; (c) acceleration time history of working Conditionb along the tank height; (d) acceleration time history of working Conditiond along the tank height 宋    波等： 基于微振动监测的 AFT 厂房结构–浆液耦合振动特性 · 7 ·