PAGE2-減小油液晃蕩的儲油倉設計文獻綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u27369減小油液晃蕩的儲油倉設計文獻綜述 ０20961.2油罐車晃蕩研究現狀 ０30726１．３液體晃蕩研究現狀 １摘要：隨著我國經濟社會的快速發展，公路交通的運輸能力的不斷提高，對能源的需求越來越大，其中液化石油、天然氣等液體燃料占據主要地位。能源的巨大需求刺激了運油設備的發展，而其中絕大部分液體貨物經由公路油罐車運送。我國油罐車的年產量和保有量也屢創新高，油罐車的發展正朝著更大裝載量、更快運輸速度、更低運輸成本邁進。關鍵詞:油罐車；油液；晃蕩1.2油罐車晃蕩研究現狀對油罐車晃蕩問題的主要研究形式有實驗研究、理論研究、數值仿真模擬等。實驗研究有較高的可信度和準確度，但由于油罐車體積較大，晃蕩條件難以滿足且花費巨大，通常利用實驗結果來驗證理論研究和數值仿真模擬結果的正確性。理論研究通過建立數學模型并解析得到規則罐體內液體晃動的理論解，但模型需要足夠簡單，圓柱體油罐且擋板簡單可用該方法。數值仿真模擬方法能夠模擬液體在復雜結構中的晃蕩，模擬結果真實可靠且研究效率高、花費少。隨著計算機能力的提高、工程模擬軟件技術的日趨成熟，該方法成為當前的主流。劉剛［２］對長方體油罐中油液的晃蕩問題進行了理論研宄，利用ＶＯＦ數值算法建立了液－固耦合系統動力學模型并獲得其解析解。并且進一步分析了安裝彈性防晃隔板后的情況，列出了其液－固邊值問題的數學描述式，得到了防晃隔板取不同的抗彎剛度時，液體晃動基頻的變化曲線。繆其恒［３］等通過建立非滿載罐體的動力學模型對液體在受到側向激勵產生晃動進行了分析，用類似液體晃動的機械系統模型來模擬液體晃動所產生的影響，分析了液體參數以及工況對車輛側傾穩定性的影響。盧軍［４］通過建立平放圓柱罐體內液體晃動的控制方程，采用Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法對流體控制方程進行離散求解，研宄了不同充液比下油罐車液體晃動對整車橫向穩定性的影響。胡曉明［５］等用類似方法分析了液體晃動對半掛液罐車行駛參數和車輛失穩形式的影響。王福生[６］對制動工況下罐體內防浪板受力情況進行了瞬態仿真分析，繪制了制動時防浪板的最大應力圖和變形最大點的幅值圖。趙勇［７］等運用ＡＮＳＹＳ軟件建立了車載油罐的液－固耦合有限元模型，并對不同充液比時的液－固耦合進行了：模態分析，得出了模型的固有頻率和模態振型圖。此外，利用ＶＯＦ法定義自由液面，建立仿真計算模型并求解的方法較為普遍。Ｙａｎｔ[８]利用ＶＯＦ法建立了罐體內氣－液二相流模型，并利用Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程求解，研究罐體在側向或縱向激發下流體晃蕩相關的力和力矩。其次，將罐體按一定比例縮小通過實驗驗證數值仿真的正確性。王欣［９］等研究分析了在不同充裝比下油液晃蕩對罐壁的受力情況。劉曉［１0］用該方法對罐內液體在制動、轉向、路面激勵下晃動的動態響應進行數值模擬，并對比分析了不同型式防晃板對液體晃動的抑制效果。王鶴鵬［１１]咐罐內液體晃動進行了模擬，并研究了防波板的數量、位置、幾何形狀對液罐內液體晃動影響。１．３液體晃蕩研究現狀液體晃蕩在航天、船舶、公路交通運輸等領域廣泛存在。液體晃蕩特性與液體自身屬性（如密度、粘性）有關，液體自由表面運動情況與液艙的幾何形狀、內部結構、充液比有關，液體晃蕩劇烈程度與外界激勵大小、頻率、振幅有關。如圖１．２所示［１２］，液體晃蕩時自由表面主要表現以下四種波型：駐波、行進波、水躍及三者組合的組合波［１３］。此外，當晃蕩過于激烈時還將表現出液面破碎。對液體晃蕩問題的主要研究途徑有實驗研宄、理論研宄、數值仿真模擬等。實驗研宄有較高的可信度和準確度，但受限于研宄對象的體積和實驗條件，且晃蕩條件難以滿足、花費巨大。對于用實驗的方法難以研宄的對象，通常利用簡單實驗來驗證理論研宄和數值仿真模擬研宄的正確性，再利用理論和數值仿真的方法模擬研究對象。理論研宄通過建立數學模型并解析得到規則液艙內液體晃動的理論解，其結果比較清晰、普遍，但要求模型需要足夠簡單。隨著計算機能力的提高、工程模擬軟件技術的日趨成熟，數值仿真模擬方法能夠模擬液體在復雜結構中的晃蕩，模擬結果真實可靠且研究效率高、花費少。ＡｂｒａｍＳoｎ［ｌ５’１６］采用實驗方法對柱形和球形貯箱內的液體晃動問題進行了研究，得到了晃蕩沖擊對貯箱結構的壓力影響，進一步研究獲得晃動頻率和防晃板面積之間的關系。Ｉｂｒａｈｉｍ［１７］通過建立部分填充液體的剛性圓形罐實驗模型，研宄了液體在非線性的動態系統隨機參數激勵下的動力學特征。ＢｒｅｄｍoＳｅ［１８］用試驗方法研宄了矩形液艙運動時產生的陡峭的強迫水波，在試驗中觀察到了尖銳波峰（Ａ型）和“平頂”波峰（Ｂ型）。Ａｋｙｉｌｄｉｚ［１９］在實驗中研宄了三維矩形液艙中液體晃蕩對液艙不同位置的壓力分布及變化情況以及自由液面波動效果，并進一步研宂了隔板和液體粘度對液體晃蕩的影響。Ａｏｋｉ［２0］對推進劑晃動進行了實驗研宄，發現了幾個加劇晃動的因素，并提出了通過安裝不同形式的防晃阻尼板來減輕晃動的建議，包括阻尼板的尺寸、配置、數量及外形。Ｍａｌｅｋｉ１[２１］通過實驗研宄證實了擋板在增加圓柱形儲罐中晃蕩的流體動力學阻尼中的作用，并進一步對比水平環型擋板和垂直葉片擋板，發現前者的防晃阻尼特性更好。通過實驗研究證實了擋板在增加圓柱形儲罐中晃蕩的流體動力學阻尼中的作用。基于在移動液體容器，水平環和垂直葉片擋板。參數研宄表明，環形擋板在減少晃蕩振蕩方面更有效。在國內，蔡忠華［２２］設計了大型ＬＮＧ船液艙模型晃蕩試驗方法，分析了液艙縱搖和橫搖運動時，ＬＮＧ液艙受到晃蕩沖擊壓力最大的危險區域，并進一步設計并進行了含有內部結構的ＶＬＧＣ船液艙模型晃蕩試驗.Ｋａｎａ［２3］利用球擺模型對帶有旋轉角速度的液體晃蕩進行研究，且對帶隔板的腔體形箱體，建立了由質量、彈簧和阻尼構成的等效力學模型進行研究。Ｆｅｄｄｅｍａｐ[24]別對施加平動和轉動加速度激勵的二維半圓形的敞口容器建模，平動激勵下將液體等效為單擺，轉動激勵下將液體等效為雙擺。［25］建立了矩形容器在平動激勵下彈簧一質量系統模型，得到了容器內均質理想、不可壓縮液體的晃蕩特性。oｄｈｅｋａｒ［26］采用單擺模型，模擬了箱體在平動和轉動激勵下，箱內液體的晃蕩問題，結果顯示簡化為單擺的液體轉動慣量主要由平動和轉動激勵的頻率決定.參考文獻［1］周叮．貯液圓筒在水中的彎曲自由振動［Ｊ］．應用數學和力學，１９９［２］劉剛．運油車油罐中液體晃蕩的分析［Ｊ］．油氣儲運，２０００，１０：３２－３４＋５７－６．［３］繆其恒，鄭宏宇，宗長富．階躍輸入下非滿載液罐車的動力學建模及響應分析［Ａ］．中國汽車工程學會．２０１０中國汽車工程學會年會論文集［Ｃ］．中國汽車工程學會：，２０１０：４．［４］盧軍．任意充液比油罐車液體晃動及整車橫向穩定性研宄［Ｄ］．西南交通大學，２００９．［５］胡曉明，李萬莉，孫麗，趙志國．液體晃動降低半掛液罐車行駛穩定性［Ｊ］．農業工程學報，２０１３，０６：４９－５８．［６］王福生．運輸槽罐防浪板優化設計［Ｄ］．山東大學，２００６．［７］趙勇，張若京，孫利民．Ｇ７０Ｂ列車油罐液固耦合模態分析［Ｊ］．計算機輔助工程，２００７，０３：１１９－１２２．［８］ＹａｎＧＲ，ＲａｋｈｅｊａＳ，ＳｉｄｄｉｑｕｉＫ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｒａｎｓｉｅｎｔｆｌｕｉｄｓｌｏｓｈｉｎｐａｒｔｌｙ－ｆｉｌｌｅｄｔａｎｋｓｗｉｔｈａｎｄｗｉｔｈｏｕｔｂａｆｆｌｅｓ：Ｐａｒｔ１－ｍｏｄｅｌｖａｌｉｄａｔｉｏｎ［Ｊ］，ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅａｖｙＶｅｈｉｃｌｅＳｙｓｔｅｍｓ，２０１０，１７（３－４）：３５９－３７９．［９]王欣，戴汝泉，劉盛強，張竹林，燕榮杰．基于流固耦合的半掛液罐車罐體結構分析［Ｊ］．時代汽車，２０１６，０４：３７－３８．［１０］劉曉．重型半掛式液罐車罐內液體晃動的非線性動力學研宄［Ｄ］．吉林大學，２０１４．［１１］王鶴鵬．液罐車防波板設置對液體沖擊的影響研宄［Ｄ］．吉林大學，２０１４．［１２］張凱凱．基于ＳＰＨ方法的液艙內液體晃動分析及防晃研究［Ｄ］．哈爾濱工業大學，２０１６．［１３］ＨａｍｌｉｎＮＡ，ＬｏｕＹＫ，ＭａｃｌｅａｎＷＭ．ＬＩＱＵＩＤＳＬＯＳＨＩＮＧＩＮＳＬＡＣＫＳＨＩＰＴＡＮＫＳ－－ＴＨＥＯＲＹ，ＯＢＳＥＲＶＡＴＩＯＮＳ，ＡＮＤＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＳ＾！］．ＳｏｃｉｅｔｙｏｆＮａｖａｌＡｒｃｈｉｔｅｃｔｓａｎｄＭａｒｉｎｅＥｎｇｉｎｅｅｒｓ－Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ，１９８６，９４（ＰｒｅｐｒｉｎｔＮｏ．６）．［１４］冷飛．基于ＳＰＨ方法的飛機油箱燃油晃蕩研宄［Ｄ］．南京航空航天大學，２００９．［１５］ＡｂｒａｍｓｏｎＨＮ．Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｉｅｓｏｆｌｉｑｕｉｄｓｌｏｓｈｉｎｇｉｎｒｉｇｉｄｃｙｌｉｎ－ｄｒｉｃａｌｔａｎｋｓ．Ｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｐｏｒｔ，ＳＷＲＩ，Ｍａｙ，１９６１．［１６］ＡｂｒａｍｓｏｎＨＮ．Ｓｏｍｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｒｉｎｇｂａｆｆｌｅｓｉｎｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｔａｎｋｓ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｐａｃｅｃｒａｆｔＲｏｃｋｅｔｓ，１９６４，１（９）：５６０－５６２．［１７］ＩｂｒａｈｉｍＲＡ，ＨｅｉｎｒｉｃｈＲＴ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｌｉｑｕｉｄｓｌｏｓｈｉｎｇｕｎｄｅｒｐａｒａｍｅｔｒｉｃｒａｎｄｏｍｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆａｐｐｌｉｅｄｍｅｃｈａｎｉｃｓ，１９８８，５５（２）：４６７－４７３．［１８］ＢｒｅｄｍｏｓｅＨ，ＢｒｏｃｃｈｉｎｉＭ，ＰｅｒｅｇｒｉｎｅＤＨ？ｅｔａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｌｉｎｇｏｆｓｔｅｅｐｆｏｒｃｅｄｗａｔｅｒｗａｖｅｓ［Ｊ］，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｌｕｉｄＭｅｃｈａｎｉｃｓ，２００３，４９０：２１７－２４９．［１９］ＡｋｙｉｌｄｉｚＨ，ＵｎａｌＥ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｎａｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｔａｎｋｄｕｅｔｏｔｈｅｌｉｑｕｉｄｓｌｏｓｈｉｎｇ［Ｊ］．ＯｃｅａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００５？３２（１１）：１５０３－１５１６．［２０］ＡｏｋｉＫ？ＮａｋａｍｕｒａＴ，ＩｇａｒａｓｈｉＩ，ｅｔａｌ．ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＢａｆｆｌｅＥｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｎＮｏｎｌｉｎｅａｒＰｒｏｐｅｌｌａｎｔＳｌｏｓｈｉｎｇｉｎＲＬＶ．ＡＩＡＡｐａｐｅｒ２００７－５５５６．［２１］ＭａｌｅｋｉＡ，ＭａｎｓｏｕｒＺ．Ｓｌｏｓｈｉｎｇｄｍｎｐｉｎｇｉｎｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｌｉｑｕｉｄｓｔｏｒａｇｅｔａｎｋｓｗｉｔｈｂａｆｆｌｅｓ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｎｄａｎｄＶｉｂｒａｔｉｏｎ，２００８，３１１（１－２）：３７２－３８５．［２２］蔡忠華．液貨船液艙晃蕩問題研究［Ｄ］．上海：上海交通大學，２０１２．［２3］ＫａｎａＤＤ．Ｖａｌｉｄａｔｅｄｓｐｈｅｒｉｃａｌｐｅｎｄｕｌｕｍｍｏｄｅｌｆｏｒｒｏｔａｒｙｌｉｑｕｉｄｓｌｏｓｈ．ＪＳｐａｃｅｃｒａｆｔ，１９８９，２６（３）：１８８－１９５．［24］ＦｅｄｄｅｍａＪ，ＤｏｈｒｍａｎｎＣ，ＧｏｒｄｏｎＰ，ｅｔａｌ．Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｓｌｏｓｈ－ｆｒｅｅｍｏｔｉｏｎｏｆａｎｏｐ