齐大伟，李泽龙，吴斌，吕德润

（中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，四川 绵阳 621000）

随着风洞等地面模拟设备的发展，对真空容器的容积要求越来越大，目前在用的最大容积为气动中心的10 000 m3真空球罐[1]，其为光球支柱结构。某高超声速高温风洞由于气量巨大，根据总体风洞试验需要，真空系统容积需达到40 000 m3，根据系统布局设计为两台20 000 m3真空球罐并联使用，20 000 m3真空球罐为目前最大的真空容器。

工程中，对于外压圆筒结构的设计和使用经验都比较成熟，较大型的承受外压的筒体，通常采用加筋的方法，既可提高其外压稳定性又能够节省材料，提高经济性。但对于承受外压的球形壳体，由于目前国内外的压力容器设计标准都没有涉及球壳加筋结构的外压稳定性设计计算[2-7]，通常采用增加球壳厚度的方法提高其外压稳定性，这使得大型真空球形容器质量过大，并且球壳厚度增加到大于37 mm 后，焊接完成须进行热处理，20 000 m3真空球罐直径达到33.7 m，热处理难度极大。

本次设计的20 000 m3真空球罐不但容积大，而且球罐上包括1 个DN 4 500、两个DN 4 000 和4 个DN 2 400 的大开口，综合考虑建设成本及制造难度等因素，球罐采用内加筋、裙座支撑的结构形式。

1 球罐结构设计

对于带筋的球形容器，由于目前国内标准均未提供带筋容器的外压设计方法，无法通过简便的解析计算获得直接结果，主要是采用数值分析方法进行计算。通过对20 000 m3真空球罐采用多种加筋方案进行对比计算，结果显示：间距在2 200 mm 以内的加强筋对提高球罐整体稳定性效果明显。……