液罐车罐内液体动力学特性研究开题报告

1. 研究目的与意义

罐式汽车是我国运载危化品的重要交通工具，主要承载液化气体、压缩气体和液体类危险货物的运输。由于挂式罐车具有载重大、运输效率高、经济成本低的优点，其年产量占罐车总产量的比例不断增加。半挂式液罐车因其运输效率较高，所以在目前的公路危化品运输车辆中占比较高。但半挂式液罐车在带来巨大经济效益的同时，也带来了极大的运输安全风险。半挂式液罐车的质量和体积都比较大，且牵引车和挂车间存在运动和力的耦合作用，再加上罐内液体晃动的影响，使得半挂式液罐车比运输固体货物的半挂车辆更易发生折叠、甩尾和侧翻等行驶不稳定现象。

为掌握罐内液体晃动对车辆行驶稳定性的影响，本文以六轴半挂式液罐车为研究对象，采用理论建模和Fluent软件仿真分析相结合的方式，围绕罐内液体动力学特性开展研究。

2. 课题关键问题和重难点

课题关键问题：本课题需要研究的是在外界激励下液体的晃动规律以及不同充液比和不同侧向加速度对罐内液体的影响。需要讨论出在不同工况下罐内液体的动力学特性，作出相对应的力学模型，建立隶属函数，在fluent软件进行仿真分析并且与理论模型进行比较。

课题难点：需要比较不同工况（侧向施加外界激励，不同充液比等）下罐内液体的晃动特性，并且理论数据与fluent软件仿真分析误差需要符合课题研究的要求，对于相关参数的选择需要查阅大量的文献、报刊，了解等效椭圆摆模型以及检验等效椭圆摆模型的可靠性是较为困难的。此外，因不熟悉fluent软件仿真分析，需要花费一定的时间精力学习软件，并且做到能够较为准确的作出相对应的仿真分析与理论模型进行比较。

3. 国内外研究现状（文献综述）

文献[1]采用动态参考坐标系和流体加速度法实现罐内液体横向冲击，基于流体计算软件fluent构建汽车罐车横向运动液体冲击仿真模型，采用流体加速度法数值计算结果与实验测试结果作比较，表明建立的数值计算模型可信。研究表明（1）充装率0.5~0.6是载液罐车最危险充装区间，当具备高充装率（2）为减小罐内液体测反转矩，采用方形横截面罐体最佳。

文献[2]讲述了对液罐半挂汽车列车动力学特性的仿真研究，得出的结论是经过蛇形和单移线仿真分析，罐车快速转弯时的车速对液罐半挂汽车列车的操纵稳定性影响较大，当车速增加到一定值时，半挂液罐列车又发生失稳的危险，因而应当避免半挂列车在高速行驶时急剧变向。

文献[3]构建了考虑阻尼耗散特性的液体侧向冲击等效机械模型，将液体运动转化为机械形式的运动，并将其与车辆动力学进行耦合，构建了液罐车的整车动力学模型，通过仿真分析了液罐车的横向稳定性及侧翻特性。

4. 研究方案

根据等效椭圆摆模型建立出不同工况（不同充液比，不同侧向加速度）下罐内液体的晃动力学模型。

学习fluent软件，利用fluent软件仿真罐内液体的侧向冲击力和力矩，检验等效椭圆摆模型的可靠性并确定模型的相关参数。

选用等效椭圆摆模型所得到的罐内液体对罐体作用的侧向冲击力和冲击力矩，与采用fluent软件分析的结果进行误差分析。

5. 工作计划

毕业设计前一学期末完成英文翻译，收集、查阅、文献资料并准备开题报告。

第1周完成英文翻译，提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经指导老师批阅合格并确认后，译文和原文均上传至“毕业设计管理系统”,译文封面用标准模板。查阅文献资料，撰写开题报告。

第2周开题报告经指导老师批阅合格并确认后，开题报告封面用标准模板，上传至“毕业设计管理系统”。