Optimization of Baffled Rectangular and Prismatic Storage Tank Against the Sloshing Phenomenon

  • PDF / 5,962,293 Bytes
  • 13 Pages / 595 x 842 pts (A4) Page_size
  • 70 Downloads / 187 Views

DOWNLOAD

REPORT


n of Baffled Rectangular and Prismatic Storage Tank Against the Sloshing Phenomenon Hassan SAGHIa, b, NING De-zhib, *, CONG Pei-wenb, ZHAO Mingb, c a Department of Civil Engineering, Hakim Sabzevari University, Sabzevar 9617976487, Iran b State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China c School of Computing, Engineering and Mathematics, University of Western Sydney, Penrith, NSW 2751, Australia

Received December 26, 2019; revised June 3, 2020; accepted July 12, 2020 ©2020 Chinese Ocean Engineering Society and Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature Abstract The fluid motion in partially filled tanks with internal baffles has wide engineering applications. The installation of baffles is expected to reduce the effect of sloshing as well as the consequent environmental damages. In the present study, a series of experimental tests are performed to investigate the sloshing phenomenon in a baffled rectangular storage tank. In addition, the sloshing phenomenon is also modeled by using OpenFoam. Based on the experimental and numerical studies, optimization of the geometric parameters of the tank is performed based on some criteria such as tank area, entropy generation, and the horizontal force exerted on the tank area due to the sloshing phenomenon. The  optimization  is  also  carried  out  based  on  the  entropy  generation  minimization  analysis.  It  is  noted  that  the optimum baffle height is in the range of hb/hw=0.5−0.75 in the present study (where hb and hw are the baffle height and  water  depth,  respectively).  Based  on  the  results,  the  optimal  design  of  the  tank  is  achieved  with  RA=  0.9−1.0 (where RA=L/W, L and W are the length and width of the tank, respectively). The results also show that the increase of hb can lead to a decrease of the maximum pressure and horizontal force exerted on the tank. It is also noted that the  horizontal  force  exerted  on  the  tank  firstly  continues  to  increase  as  the  sway  motion  amplitude  increases. However,  as  the  normalized  motion  amplitude  parameter,  a/L  (The  parameter  a  is  the  motion  amplitude),  exceeds 0.067,  the  effect  of  motion  amplitude  on  the  force  is  not  obvious.  The  same  optimization  is  also  performed  in  the multiple-variable-baffled tank and prismatic storage tank. Key words: baffled  rectangular  storage  tank,  experimental  tests,  sloshing  phenomenon,  optimization,  entropy generation, OpenFoam Citation: Saghi, H., Ning, D. Z., Cong, P. W., Zhao, M., 2020. Optimization of baffled rectangular and prismatic storage tank against the sloshing phenomenon. China Ocean Eng., 34(5): 664–676, doi: https://doi.org/10.1007/s13344-020-0059-8

1 Introduction A rigid tank partially filled with liquid fluid is involved in various engineering projects, such as liquefied natural gas carriers, road tankers, seagoing vessels, aerospace vehicles, elevated  water  towers  and  petroleum  cylindrical  tanks. Sloshing  phenomenon  is  one  of  t