Ανάλυση κυματισμού της ελεύθερης επιφάνειας σε οριζόντια κυλινδρικά δοχεία πίεσης υπό σεισμικές και άλλες διεγέρσεις με πεπερασμένα στοιχεία

Abstract

Το φαινόμενο του κυματισμού συνίσταται στην δυναμική συμπεριφορά της ελεύθερης επιφάνειας του ρευστού καθώς και την γενική δυναμική συμπεριφορά της μάζας του ρευστού λόγω εξωτερικής διέγερσης. Τα μήκη κύματος της ελεύθερης επιφάνειας αντιστοιχούν σε συγκεκριμένες διακριτές τιμές της συχνότητας κίνησης και αποτελούν τις ιδιοτιμές (ιδιοσυχνότητες) του συστήματος. Αντίστοιχα οι ιδιομορφές του συστήματος περιγράφουν την μορφή της ελεύθερης επιφάνειας. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η υπολογιστική επίλυση του φαινομένου του κυματισμού της ελεύθερης επιφάνειας του ρευστού σε οριζόντια κυλινδρικά δοχεία στη διάρκεια εξωτερικής διέγερσης για τυχαία πληρότητα του κυλινδρικού δοχείου. Η επίλυση γίνεται μέσω πηγαίου κώδικα (source code) πεπερασμένων στοιχείων. Μέσα από την χρήση του κώδικα προσδιορίζονται οι ιδιοτιμές και οι ιδιομορφές του συστήματος. Για την πιστοποίηση του κώδικα έγινε εφαρμογή του σε τετραγωνική δεξαμενή (απλή γεωμετρία). Στην συνέχεια υπολογίστηκαν με τρεις τύπους θεώρησης οι λόγοι των μαζών του ρευστού καθώς και οι ολικές δυνάμεις που ασκούνται στα τοιχώματα του δοχείο του δοχείου όταν σε αυτό επιβάλουμε εξωτερική σεισμική διέγερση. Για τον υπολογισμό των δυνάμεων χρησιμοποιήθηκε επίσης και η μέθοδος της φασματικής ανάλυσης προκειμένου τα αποτελέσματα να συγκριθούν με πληρέστερο τρόπο. Τα αριθμητικά αποτελέσματα σε κάθε περίπτωση κρίνονται ικανοποιητικά σε σχέση με άλλες αριθμητικές και αναλυτικές λύσεις, όπου αυτές υπήρχαν.