双层充气膜沼气储存柜设计分析与试验研究

【摘要】： 基于经济需要、环境保护的考虑,我国大力推广沼气能利用。大型沼气储存是沼气集热、热电工业应用的重要环节,目前普遍采用的混凝土、玻璃钢等储气设备自重大、输出气压不稳定,而充气膜能有效的解决以上问题。 本文首先引入柔性结构在零应力态下的分析流程,以零应力态为初始状态,建立非线性平衡方程,通过非线性方法进行求解,再计算结构荷载响应。之后首次提出了柔性张拉膜和充气膜数值分析全过程和状态,分别包含9过程、7类11状态,并阐述其逻辑、算法与问题。在预应力充气膜分析全过程中,阐述充气找形概念,提出设定充气形体的找力找形方法,并在结构分析时对非线性耦合效应加以考虑。 其次,基于所述充气膜分析过程,设计了一个直径3.0m、高2.0m的球冠充气膜。之后备置相应的钢结构和其他元件,并组装成完整的系统模型。 最后进行了两方面的试验:一是按照沼气系统运行规律进行充气模拟和压力变化试验,验证了双层充气膜对内室气压的调节作用;二是利用无接触摄影测量对模型在五个气压下的外形进行测量,并将测量曲线与设计曲线进行比较和分析,验证了充气膜分析全过程的相关理论。 【关键词】：沼气储存柜 柔性张力薄膜结构 数值分析全过程 模拟实验 摄影测量
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-12
• 1.1 沼气技术的发展7-9
• 1.2 充气膜沼气柜9-10
• 1.3 本文的主要研究内容10-12
• 第二章 充气膜结构设计理论12-43
• 2.1 膜结构设计工艺流程12-14
• 2.2 “柔性”索网结构分析流程14-21
• 2.2.1 零应力态分析过程14-17
• 2.2.2 算例分析17-21
• 2.3 张拉膜结构分析方法21-27
• 2.3.1 零应力态分析过程21-22
• 2.3.2 算例分析22-27
• 2.4 充气膜结构分析方法27-33
• 2.4.1 零应力态分析过程28-29
• 2.4.2 充气找形29-31
• 2.4.3 找力找形31-32
• 2.4.4 理想球面几何模拟方法32-33
• 2.5 大型沼气储气罐双层充气膜结构分析33-42
• 2.5.1 D20-3/4 模型结构分析33-39
• 2.5.2 D15-3/4 模型结构分析39-42
• 2.6 本章小结42-43
• 第三章 双层充气膜沼气柜设计43-59
• 3.1 充气膜沼气柜结构组成43
• 3.2 钢结构设计43-46
• 3.3 充气膜找形设计与裁切46-58
• 3.3.1 膜材性能参数46
• 3.3.2 充气找形方法46-49
• 3.3.3 找力找形49-51
• 3.3.4 裁切及细部设计51-58
• 3.4 本章小结58-59
• 第四章 双层充气膜储气柜试验59-86
• 4.1 试验原理59-61
• 4.2 实验设备组装61-63
• 4.2.1 膜结构组装61-62
• 4.2.2 充气泵及压力表62-63
• 4.2.3 其余元件63
• 4.3 摄影测量原理及方式63-64
• 4.4 实验过程64-66
• 4.4.1 内室及外室充气64-65
• 4.4.2 摄影测量过程65-66
• 4.5 实验结果与分析66-85
• 4.5.1 实验数据处理66-73
• 4.5.2 内压500Pa 时73-75
• 4.5.3 内压1000Pa 时75-78
• 4.5.4 内压1500Pa 时78-80
• 4.5.5 内压2000Pa 时80-83
• 4.5.6 内压2500Pa 时83-85
• 4.6 本章小结85-86
• 第五章 结论与展望86-88
• 5.1 结论86-87
• 5.2 展望87-88
• 参考文献88-91
• 致谢91-92
• 攻读学位期间发表的学术论文目录92-95
• 上海交通大学硕士学位论文答辩决议书95

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