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Numerical investigation of the response of structures equipped with a limited freeboard tuned liquid damper
Journal of Fluids and Structures ( IF 3.4 ) Pub Date : 2021-11-17 , DOI: 10.1016/j.jfluidstructs.2021.103426
K.P. McNamara 1 , J.S. Love 1, 2 , M.J. Tait 1
Affiliation  

The tuned liquid damper (TLD) uses liquid sloshing in a tank to suppress unwanted wind-induced vibration of a flexible structure. The tank interior height is traditionally selected such that sloshing waves do not impact the tank ceiling by providing sufficient freeboard between the free surface and the tank ceiling. To optimize a TLD for a space with height constraints, it is possible to design the tank to have intentionally limited freeboard. This study numerically investigates the response of a structure equipped with a limited freeboard TLD using an incompressible smoothed particle hydrodynamics (SPH) model. Seven excitation force intensities are studied at nine different freeboard heights. The SPH results are used to assess the performance of the limited freeboard TLD. In general, limiting freeboard is found to reduce the effectiveness of the TLD. When the fundamental sloshing mode is not constrained by the tank ceiling, the TLD performs comparably well to its unlimited freeboard counterpart. If the fundamental sloshing mode is constrained by the tank ceiling, the motion reduction performance of the TLD is affected. The equivalent damping ratio of the fundamental sloshing mode is evaluated from the SPH results. An equivalent linear mechanical model that can be used for preliminary feasibility studies of the system with limited freeboard is presented. Additional TLD damping due to ceiling impact proportional to the reduction in wave height is introduced. The mechanical model is found to reasonably capture the structure response when compared to the SPH results.



中文翻译:

有限干舷调谐液体阻尼器结构响应的数值研究

调谐液体阻尼器 (TLD) 使用油箱中的液体晃动来抑制柔性结构的不必要的风致振动。传统上选择储罐内部高度,以便通过在自由表面和储罐顶板之间提供足够的干舷,晃荡波不会影响储罐顶板。为了针对具有高度限制的空间优化 TLD,可以将储罐设计为有意限制干舷。本研究使用不可压缩平滑粒子流体动力学 (SPH) 模型对配备有限干舷 TLD 的结构的响应进行了数值研究。在九个不同的干舷高度上研究了七种激振力强度。SPH 结果用于评估有限干舷 TLD 的性能。一般来说,发现限制干舷会降低 TLD 的有效性。当基本晃动模式不受油箱上限限制时,TLD 的性能与其无限干舷对应物相当。如果基本晃荡模式受舱顶约束,则TLD的运动抑制性能会受到影响。基本晃荡模式的等效阻尼比由 SPH 结果评估。提出了一个等效线性力学模型,可用于有限干舷系统的初步可行性研究。引入了额外的 TLD 阻尼,这是由于与波高的减少成正比的天花板冲击。与 SPH 结果相比,发现力学模型可以合理地捕捉结构响应。当基本晃动模式不受油箱上限限制时,TLD 的性能与其无限干舷对应物相当。如果基本晃荡模式受舱顶约束,则TLD的运动抑制性能会受到影响。基本晃荡模式的等效阻尼比由 SPH 结果评估。提出了一个等效线性力学模型,可用于有限干舷系统的初步可行性研究。引入了额外的 TLD 阻尼,这是由于与波高的减少成正比的天花板冲击。与 SPH 结果相比,发现力学模型可以合理地捕捉结构响应。当基本晃动模式不受油箱上限限制时,TLD 的性能与其无限干舷对应物相当。如果基本晃荡模式受舱顶约束,则TLD的运动抑制性能会受到影响。基本晃荡模式的等效阻尼比由 SPH 结果评估。提出了一个等效线性力学模型,可用于有限干舷系统的初步可行性研究。引入了额外的 TLD 阻尼,这是由于与波高的减少成正比的天花板冲击。与 SPH 结果相比,发现力学模型可以合理地捕捉结构响应。如果基本晃荡模式受舱顶约束,则TLD的运动抑制性能会受到影响。基本晃荡模式的等效阻尼比由 SPH 结果评估。提出了一个等效线性力学模型,可用于有限干舷系统的初步可行性研究。引入了额外的 TLD 阻尼,这是由于与波高的减少成正比的天花板冲击。与 SPH 结果相比,发现力学模型可以合理地捕捉结构响应。如果基本晃荡模式受舱顶约束,则TLD的运动抑制性能会受到影响。基本晃荡模式的等效阻尼比由 SPH 结果评估。提出了一个等效线性力学模型,可用于有限干舷系统的初步可行性研究。引入了额外的 TLD 阻尼,这是由于与波高的减少成正比的天花板冲击。与 SPH 结果相比,发现力学模型可以合理地捕捉结构响应。提出了一个等效线性力学模型,可用于有限干舷系统的初步可行性研究。引入了额外的 TLD 阻尼,这是由于与波高的减少成正比的天花板冲击。与 SPH 结果相比,发现力学模型可以合理地捕捉结构响应。提出了一个等效线性力学模型,可用于有限干舷系统的初步可行性研究。引入了额外的 TLD 阻尼,这是由于与波高的减少成正比的天花板冲击。与 SPH 结果相比,发现力学模型可以合理地捕捉结构响应。

更新日期:2021-11-17
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