[发明专利]一种浮板抑波结构抑制罐内液体受迫波动对整车行驶安全性影响的研究方法

说明书

本发明涉及一种浮板抑波结构抑制罐内液体受迫波动对整车行驶安全性影响的研究方法，采用ANSYS FLUENT流体动力学分析软件和实体模拟试验相结合的方法进行试验研究，流体动力学分析软件的应用为实体模拟试验台的搭建和试验方案设定提供一定的参考依据；其特征在于方法步骤如下：(1)ANSYS FLUENT流体动力学分析软件；(2)浮板抑波结构实体模拟试验台。本发明的优点是：相较于固定式防波板，本发明创新的采用浮板抑波结构，抑制液罐汽车罐内液体受迫波动，将浮板抑波结构参数与罐内液体受迫波动的影响因素相关联，建立罐内液体浮板抑波结构流体动力学模型，是以往抑制罐内液体受迫波动所未涉及的，在研究方法上是一种拓展和创新。

技术领域

本发明涉及一种液罐汽车领域，具体为一种浮板抑波结构抑制罐内液体受迫波动对整 车行驶安全性影响的研究方法。

背景技术

研究意义：相较于固体货物汽车，液罐汽车所载液态货物具有一定的流动性，使汽车 在转向和制动状态下行驶稳定性差，易发生交通事故，如液罐车侧翻和追尾等，其中液罐 车侧翻事故可能会引起罐体内液体的泄露，并且常常引起火灾、爆炸、环境污染、人员大面积中毒等灾难性后果，严重危害社会和人民财产安全。本发明的研究在于如下几个方面：(1)研究有利于全面了解液罐汽车浮板抑波机理对行驶安全性的影响，提高此类车辆行 驶安全性，降低交通事故和危险品泄漏危害的发生；(2)研究浮板抑波结构表面形态对 罐内液体受迫波动的抑制作用，可降低罐内液体流速和波能，提高抑波效果；(3)描述 浮板抑波流固耦合动力学特性的数值模型，可以推动整车主动安全技术的发展和车身稳定 系统的研发，进而提高车辆防侧翻、追尾的能力；(4)通过优化算法对浮板抑波结构参 数优化，可准确把握浮板结构参数对抑波效果的影响规律，确定抑波结构参数优化方法， 可有效提高抑波效果。

国内外研究现状及发展动态分析：随着经济的飞速发展，燃油和危险化学品运输量不 断急增，液罐汽车成为此类货物的主要运输工具。由于所载货物的特殊性，液罐汽车行驶 稳定性成为学者们关注的问题。相比于城市内或工厂内的运输，大型液罐车在城际间运输 上更容易出现安全问题。相较于固体货物汽车，液罐汽车所载液态货物具有一定的流动性， 使汽车在转向和制动状态下行驶稳定性差，易发生交通事故，如液罐车侧翻和追尾等，其 中液罐车侧翻事故可能会引起罐体内液体的泄露，并且常常引起火灾、爆炸、环境污染、 人员大面积中毒等灾难性后果，严重危害社会和人民财产。通过归纳液罐汽车交通事故特 征可知，单车翻车和两车追尾是主要事故类型。因此，研究液罐汽车单车翻车和两车追尾 事故的成因，有助于降低此类事故的发生概率。研究表明，罐内液体受迫波动导致液罐汽 车行驶安全性不足。

抑制罐内液体波动对储液罐稳定性的影响，国内外学者进行一系列探索性研究，取得 了大量研究称成果，防波板是国内外学者常见的抑制措施。防波板抑制液体受迫波动： Akyildiz Hakan利用实验研究了矩形罐体内液体晃动的压力分布，实验证实防波板可以有 效减弱液体冲击，并且提出通过实验研究流体冲击力需要考虑流体粘度；刘小民等基于流 固耦合方法对液罐车制动时流体晃动进行了数学模拟，研究了充液比和防波板的材料对液 体冲击罐壁的影响；岳宝增研究了柔性挡板圆柱形罐体内液体晃动耦合频率，得出耦合频 率随着挡板的刚度增加而增加的结论。如表1.1所示，列举几种固定式防波板放置方法， 研究成果表明，防波板对罐内液体冲击具有较强的抑制作用，研究用罐体多为圆形截面水 平放置罐体或圆柱形垂直放置罐体，而防波板的形状也比较单一，并未对板面进行特殊处 理。固定式防波板放置方法示意图，如图1-4所示，罐内液体冲击有两种不同的研究方向， 分别是水平(图1和图4)和垂直(图2和图3)放置，而液体冲击运动的主要分为线性和非线性运动，主要表现形式为罐内液体自由液面运动形态，这也是国内外学者设置防波板的依据。由此可见，固定式防波板是国内外学者们的主要抑制措施，而抑制罐内液体自由液面运动成为研究的重要方向和解决问题的关键，本发明将采用浮板抑波结构抑制罐内液体受迫波动对整车行驶安全性的影响。

表1.1固定式防波板放置方法