【減小油液晃蕩的儲(chǔ)油倉(cāng)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述4900字】

PAGE2-減小油液晃蕩的儲(chǔ)油倉(cāng)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u27369減小油液晃蕩的儲(chǔ)油倉(cāng)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述 ０20961.2油罐車(chē)晃蕩研究現(xiàn)狀 ０30726１．３液體晃蕩研究現(xiàn)狀 １摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，公路交通的運(yùn)輸能力的不斷提高，對(duì)能源的需求越來(lái)越大，其中液化石油、天然氣等液體燃料占據(jù)主要地位。能源的巨大需求刺激了運(yùn)油設(shè)備的發(fā)展，而其中絕大部分液體貨物經(jīng)由公路油罐車(chē)運(yùn)送。我國(guó)油罐車(chē)的年產(chǎn)量和保有量也屢創(chuàng)新高，油罐車(chē)的發(fā)展正朝著更大裝載量、更快運(yùn)輸速度、更低運(yùn)輸成本邁進(jìn)。關(guān)鍵詞:油罐車(chē)；油液；晃蕩1.2油罐車(chē)晃蕩研究現(xiàn)狀對(duì)油罐車(chē)晃蕩問(wèn)題的主要研究形式有實(shí)驗(yàn)研究、理論研究、數(shù)值仿真模擬等。實(shí)驗(yàn)研究有較高的可信度和準(zhǔn)確度，但由于油罐車(chē)體積較大，晃蕩條件難以滿足且花費(fèi)巨大，通常利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)驗(yàn)證理論研究和數(shù)值仿真模擬結(jié)果的正確性。理論研究通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型并解析得到規(guī)則罐體內(nèi)液體晃動(dòng)的理論解，但模型需要足夠簡(jiǎn)單，圓柱體油罐且擋板簡(jiǎn)單可用該方法。數(shù)值仿真模擬方法能夠模擬液體在復(fù)雜結(jié)構(gòu)中的晃蕩，模擬結(jié)果真實(shí)可靠且研究效率高、花費(fèi)少。隨著計(jì)算機(jī)能力的提高、工程模擬軟件技術(shù)的日趨成熟，該方法成為當(dāng)前的主流。劉剛［２］對(duì)長(zhǎng)方體油罐中油液的晃蕩問(wèn)題進(jìn)行了理論研宄，利用ＶＯＦ數(shù)值算法建立了液－固耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型并獲得其解析解。并且進(jìn)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(wèn)題的數(shù)學(xué)描述式，得到了防晃隔板取不同的抗彎剛度時(shí)，液體晃動(dòng)基頻的變化曲線。繆其恒［３］等通過(guò)建立非滿載罐體的動(dòng)力學(xué)模型對(duì)液體在受到側(cè)向激勵(lì)產(chǎn)生晃動(dòng)進(jìn)行了分析，用類似液體晃動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)模型來(lái)模擬液體晃動(dòng)所產(chǎn)生的影響，分析了液體參數(shù)以及工況對(duì)車(chē)輛側(cè)傾穩(wěn)定性的影響。盧軍［４］通過(guò)建立平放圓柱罐體內(nèi)液體晃動(dòng)的控制方程，采用Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法對(duì)流體控制方程進(jìn)行離散求解，研宄了不同充液比下油罐車(chē)液體晃動(dòng)對(duì)整車(chē)橫向穩(wěn)定性的影響。胡曉明［５］等用類似方法分析了液體晃動(dòng)對(duì)半掛液罐車(chē)行駛參數(shù)和車(chē)輛失穩(wěn)形式的影響。王福生[６］對(duì)制動(dòng)工況下罐體內(nèi)防浪板受力情況進(jìn)行了瞬態(tài)仿真分析，繪制了制動(dòng)時(shí)防浪板的最大應(yīng)力圖和變形最大點(diǎn)的幅值圖。趙勇［７］等運(yùn)用ＡＮＳＹＳ軟件建立了車(chē)載油罐的液－固耦合有限元模型，并對(duì)不同充液比時(shí)的液－固耦合進(jìn)行了：模態(tài)分析，得出了模型的固有頻率和模態(tài)振型圖。此外，利用ＶＯＦ法定義自由液面，建立仿真計(jì)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(nèi)氣－液二相流模型，并利用Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程求解，研究罐體在側(cè)向或縱向激發(fā)下流體晃蕩相關(guān)的力和力矩。其次，將罐體按一定比例縮小通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)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(duì)罐壁的受力情況。劉曉［１0］用該方法對(duì)罐內(nèi)液體在制動(dòng)、轉(zhuǎn)向、路面激勵(lì)下晃動(dòng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬，并對(duì)比分析了不同型式防晃板對(duì)液體晃動(dòng)的抑制效果。王鶴鵬［１１]咐罐內(nèi)液體晃動(dòng)進(jìn)行了模擬，并研究了防波板的數(shù)量、位置、幾何形狀對(duì)液罐內(nèi)液體晃動(dòng)影響。１．３液體晃蕩研究現(xiàn)狀液體晃蕩在航天、船舶、公路交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)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(guān)，液體自由表面運(yùn)動(dòng)情況與液艙的幾何形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、充液比有關(guān)，液體晃蕩劇烈程度與外界激勵(lì)大小、頻率、振幅有關(guān)。如圖１．２所示［１２］，液體晃蕩時(shí)自由表面主要表現(xiàn)以下四種波型：駐波、行進(jìn)波、水躍及三者組合的組合波［１３］。此外，當(dāng)晃蕩過(guò)于激烈時(shí)還將表現(xiàn)出液面破碎。對(duì)液體晃蕩問(wèn)題的主要研究途徑有實(shí)驗(yàn)研宄、理論研宄、數(shù)值仿真模擬等。實(shí)驗(yàn)研宄有較高的可信度和準(zhǔn)確度，但受限于研宄對(duì)象的體積和實(shí)驗(yàn)條件，且晃蕩條件難以滿足、花費(fèi)巨大。對(duì)于用實(shí)驗(yàn)的方法難以研宄的對(duì)象，通常利用簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證理論研宄和數(shù)值仿真模擬研宄的正確性，再利用理論和數(shù)值仿真的方法模擬研究對(duì)象。理論研宄通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型并解析得到規(guī)則液艙內(nèi)液體晃動(dòng)的理論解，其結(jié)果比較清晰、普遍，但要求模型需要足夠簡(jiǎn)單。隨著計(jì)算機(jī)能力的提高、工程模擬軟件技術(shù)的日趨成熟，數(shù)值仿真模擬方法能夠模擬液體在復(fù)雜結(jié)構(gòu)中的晃蕩，模擬結(jié)果真實(shí)可靠且研究效率高、花費(fèi)少。ＡｂｒａｍＳoｎ［ｌ５’１６］采用實(shí)驗(yàn)方法對(duì)柱形和球形貯箱內(nèi)的液體晃動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行了研究，得到了晃蕩沖擊對(duì)貯箱結(jié)構(gòu)的壓力影響，進(jìn)一步研究獲得晃動(dòng)頻率和防晃板面積之間的關(guān)系。Ｉｂｒａｈｉｍ［１７］通過(guò)建立部分填充液體的剛性圓形罐實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，研宄了液體在非線性的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)隨機(jī)參數(shù)激勵(lì)下的動(dòng)力學(xué)特征。ＢｒｅｄｍoＳｅ［１８］用試驗(yàn)方法研宄了矩形液艙運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的陡峭的強(qiáng)迫水波，在試驗(yàn)中觀察到了尖銳波峰（Ａ型）和“平頂”波峰（Ｂ型）。Ａｋｙｉｌｄｉｚ［１９］在實(shí)驗(yàn)中研宄了三維矩形液艙中液體晃蕩對(duì)液艙不同位置的壓力分布及變化情況以及自由液面波動(dòng)效果，并進(jìn)一步研宂了隔板和液體粘度對(duì)液體晃蕩的影響。Ａｏｋｉ［２0］對(duì)推進(jìn)劑晃動(dòng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研宄，發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)加劇晃動(dòng)的因素，并提出了通過(guò)安裝不同形式的防晃阻尼板來(lái)減輕晃動(dòng)的建議，包括阻尼板的尺寸、配置、數(shù)量及外形。Ｍａｌｅｋｉ１[２１］通過(guò)實(shí)驗(yàn)研宄證實(shí)了擋板在增加圓柱形儲(chǔ)罐中晃蕩的流體動(dòng)力學(xué)阻尼中的作用，并進(jìn)一步對(duì)比水平環(huán)型擋板和垂直葉片擋板，發(fā)現(xiàn)前者的防晃阻尼特性更好。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)了擋板在增加圓柱形儲(chǔ)罐中晃蕩的流體動(dòng)力學(xué)阻尼中的作用?；谠谝苿?dòng)液體容器，水平環(huán)和垂直葉片擋板。參數(shù)研宄表明，環(huán)形擋板在減少晃蕩振蕩方面更有效。在國(guó)內(nèi)，蔡忠華［２２］設(shè)計(jì)了大型ＬＮＧ船液艙模型晃蕩試驗(yàn)方法，分析了液艙縱搖和橫搖運(yùn)動(dòng)時(shí)，ＬＮＧ液艙受到晃蕩沖擊壓力最大的危險(xiǎn)區(qū)域，并進(jìn)一步設(shè)計(jì)并進(jìn)行了含有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的ＶＬＧＣ船液艙模型晃蕩試驗(yàn).Ｋａｎａ［２3］利用球擺模型對(duì)帶有旋轉(zhuǎn)角速度的液體晃蕩進(jìn)行研究，且對(duì)帶隔板的腔體形箱體，建立了由質(zhì)量、彈簧和阻尼構(gòu)成的等效力學(xué)模型進(jìn)行研究。Ｆｅｄｄｅｍａｐ[24]別對(duì)施加平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)加速度激勵(lì)的二維半圓形的敞口容器建模，平動(dòng)激勵(lì)下將液體等效為單擺，轉(zhuǎn)動(dòng)激勵(lì)下將液體等效為雙擺。［25］建立了矩形容器在平動(dòng)激勵(lì)下彈簧一質(zhì)量系統(tǒng)模型，得到了容器內(nèi)均質(zhì)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(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)激勵(lì)下，箱內(nèi)液體的晃蕩問(wèn)題，結(jié)果顯示簡(jiǎn)化為單擺的液體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量主要由平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)激勵(lì)的頻率決定.參考文獻(xiàn)［1］周叮．貯液圓筒在水中的彎曲自由振動(dòng)［Ｊ］．應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué)，１９９［２］劉剛．運(yùn)油車(chē)油罐中液體晃蕩的分析［Ｊ］．油氣儲(chǔ)運(yùn)，２０００，１０：３２－３４＋５７－６．［３］繆其恒，鄭宏宇，宗長(zhǎng)富．階躍輸入下非滿載液罐車(chē)的動(dòng)力學(xué)建模及響應(yīng)分析［Ａ］．中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)．２０１０中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集［Ｃ］．中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)：，２０１０：４．［４］盧軍．任意充液比油罐車(chē)液體晃動(dòng)及整車(chē)橫向穩(wěn)定性研宄［Ｄ］．西南交通大學(xué)，２００９．［５］胡曉明，李萬(wàn)莉，孫麗，趙志國(guó)．液體晃動(dòng)降低半掛液罐車(chē)行駛穩(wěn)定性［Ｊ］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，２０１３，０６：４９－５８．［６］王福生．運(yùn)輸槽罐防浪板優(yōu)化設(shè)計(jì)［Ｄ］．山東大學(xué)，２００６．［７］趙勇，張若京，孫利民．Ｇ７０Ｂ列車(chē)油罐液固耦合模態(tài)分析［Ｊ］．計(jì)算機(jī)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(qiáng)，張竹林，燕榮杰．基于流固耦合的半掛液罐車(chē)罐體結(jié)構(gòu)分析［Ｊ］．時(shí)代汽車(chē)，２０１６，０４：３７－３８．［１０］劉曉．重型半掛式液罐車(chē)罐內(nèi)液體晃動(dòng)的非線性動(dòng)力學(xué)研宄［Ｄ］．吉林大學(xué)，２０１４．［１１］王鶴鵬．液罐車(chē)防波板設(shè)置對(duì)液體沖擊的影響研宄［Ｄ］．吉林大學(xué)，２０１４．［１２］張凱凱．基于ＳＰＨ方法的液艙內(nèi)液體晃動(dòng)分析及防晃研究［Ｄ］．哈爾濱工業(yè)大學(xué)，２０１６．［１３］ＨａｍｌｉｎＮＡ，ＬｏｕＹＫ，ＭａｃｌｅａｎＷＭ．ＬＩＱＵＩＤＳＬＯＳＨＩＮＧＩＮＳＬＡＣＫＳＨＩＰＴＡＮＫＳ－－ＴＨＥＯＲＹ，ＯＢＳＥＲＶＡＴＩＯＮＳ，ＡＮＤＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＳ＾?。荩樱铮悖椋澹簦铮妫危幔觯幔欤粒颍悖瑁椋簦澹悖簦螅幔睿洌停幔颍椋睿澹牛睿纾椋睿澹澹颍螅裕颍幔睿螅幔悖簦椋铮睿?，１９８６，９４（ＰｒｅｐｒｉｎｔＮｏ．６）．［１４］冷飛．基于ＳＰＨ方法的飛機(jī)油箱燃油晃蕩研宄［Ｄ］．南京航空航天大學(xué)，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(wèn)題研究［Ｄ］．上海：上海交通大學(xué)，２０１２．［２3］ＫａｎａＤＤ．Ｖａｌｉｄａｔｅｄｓｐｈｅｒｉｃａｌｐｅｎｄｕｌｕｍｍｏｄｅｌｆｏｒｒｏｔａｒｙｌｉｑｕｉｄｓｌｏｓｈ．ＪＳｐａｃｅｃｒａｆｔ，１９８９，２６（３）：１８８－１９５．［24］ＦｅｄｄｅｍａＪ，ＤｏｈｒｍａｎｎＣ，ＧｏｒｄｏｎＰ，ｅｔａｌ．Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｓｌｏｓｈ－ｆｒｅｅｍｏｔｉｏｎｏｆａｎｏｐ