汽车罐车侧向液体冲击的仿真研究

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1、汽车罐车侧向液体冲击的仿真研究SimulationResearchonLateralLiquidSloshinginTankVehicles作者姓名：程竹青专业名称：载运工具运用工程指导教师：李显生教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年6月6日摘要汽车罐车侧向液体冲击的仿真研究汽车罐车是道路运输的重要组成部分，其运输介质多为液体。由于液体易于流动的特性，当汽车罐车在转弯过程中受到离心力作用时，罐体内的液体货物会在侧向力作用下产生对罐体壁面的侧向冲击力。产生的侧向冲击力将会在很大程度上降低罐车的侧向稳定性

2、，使得车辆易于发生侧翻事故。因此，研究汽车罐车罐内液体的侧向冲击作用对于提高罐车侧倾稳定性，减少罐车侧翻事故具有非常重要的理论意义和应用价值。因此，本文具体研究工作如下：1、在市场调研的基础上，本文选取方形罐体、圆形罐体和五种椭圆形罐体作为研究对象。基于罐车运行特性分析，运用流体动力学理论对罐内的液体冲击的流体动力学特性进行了理论分析，为构建液体冲击的仿真模型奠定了理论基础。2、根据流体动力学理论，利用流体动力学仿真软件FLUENT构建了罐内液体冲击的仿真模型；并对方形罐体、圆形罐体和不同椭圆率的椭圆形罐体

3、在受到不同类型、不同强度的侧向激励条件下的液体冲击进行了仿真分析，获得了罐体在不同充液比条件下液体货物对罐体壁面的侧向冲击力。3、利用MATLAB软件对仿真数据进行了时域分析。通过液体冲击力的时域分析发现，液体对罐体壁面的冲击力随着充液比的增大而呈现增大的趋势，且当充液比达到0.7-0.8时冲击力达到最大值；当充液比一定时，液体的冲击力随侧向激励的增大而增大。4、利用MATLAB软件对仿真数据进行了频域分析。通过傅里叶变换把液体冲击力的时域信号转化为频域信号，通过对液体冲击力进行频域分析发现，一阶冲击频率的

4、幅值远大于二阶冲击频率的幅值，且一阶冲击频率是罐内液体冲击的主导频率。方形罐体的充液比在0.7左右时，一阶冲击频率的幅值达到最大；圆形罐体的充液比在0.6-0.7之间时，一阶冲击频率的幅值达到最大；椭圆形罐体的充液比在0.5-0.6之间时，一阶冲击频率的幅值达到最大；而当充液比一定时，液体的一阶冲击频率的幅值随侧向激励的增大而增大。5、利用ANSYS软件对罐内液体的冲击进行了模态分析，获得了主导频率的模态振型。通过模态分析获取了罐体内液体冲击的前八阶模态固有频率和模态I振型，发现充液比是固有频率和模态振型的

5、主要影响因素。关键词：汽车罐车，液体冲击，FLUENT仿真，时域分析，频域分析，模态分析IIABSTRACTSimulationResearchonLateralLiquidSloshinginTankVehiclesTankvehicleisanimportantpartofroadtransportvehicles,theloadsoftankvehiclesaremostlyfluid.Sinceliquidhasflowcharacteristics,tankvehiclewouldbeeffect

6、edofthecentrifugalforceintheprocessofturning,liquidintankbodyproduceslateralimpactforthetankwallunderlateralimpact.Theproducedlateralimpactwilllargelyreducethelateralstabilityofthevehicle,easilyleadvehiclerolloveraccident.Therefore,studyingthelateralimpact

7、effectofliquidintankvehicleshasimportanttheoreticalsignificanceandapplicationvaluetoimprovevehiclestability,reducetankvehiclerolloveraccident.Therefore,thisspecificworkisasfollows:1.Onthebasisofmarketresearch,thisarticleselectssquare,circularandfivekindsof

8、ellipticaltankasresearchobjects.Onthebasisoftheanalysisoftankvehicleoperatingcharacteristic,usingfluiddynamicstheoryanalyzethefluiddynamicsofliquidsloshinginthetank,whichlaidthetheoreticalbasisforbuildingliqu