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汽车罐车流固耦合分析及整车侧向稳定性研究
| 论文题名： | 汽车罐车流固耦合分析及整车侧向稳定性研究 |
| 关键词： | 汽车罐车;液体晃动;流固耦合;横摆失稳 |
| 摘要： | 随着交通运输产业蓬勃发展，路网基础设施建设日趋完善，罐车等重型危险品运输车辆的生产和运输已发生了巨大的变化。重型罐车以其运输效率高、综合效益好等优势，已成为公路交通运输业中的最重要力量。同时，道路运输重大交通事故屡见不鲜，尤其是以罐车为代表的重型车辆发生失稳、侧滑和侧翻等严重交通事故的现象屡次发生，并保持上升趋势。特别是罐车在突遇危险情况或高速转向时，罐内液体受迫晃动将与罐体产生强烈的耦合作用，对罐体产生侧向冲击，液体晃动自身的质心偏移将严重影响罐车的侧向稳定性。因此，对罐车等危险品运输车辆的侧向稳定性评价及防侧倾、侧翻主动控制已成为制造企业和科研院所关注的热点。 本研究主要内容包括：⑴罐体和罐内液体的动力学研究。针对罐内部分装载时液体受迫晃动可能引起液体小幅平移振动或绕罐体纵向轴线的旋转晃动，甚至重新定位或飞溅等强非线性现象，分别对罐内液体在上述情况下的晃动动力学特性进行了研究，推导出液体受迫晃动动力学方程，并得到液体晃动对罐壁的作用力和转矩方程。⑵基于Fluent软件对罐车高速转弯时罐体内液体横向晃动进行流固耦合数值模拟，分析了纵向防波板布置形式和高度、充液比和侧向加速度对罐体壁冲击作用和液体质心偏移的影响。结果表明:罐内布置2块较高(高度大于1 m)纵向防波板，罐体充液比控制在0.8附近时，可以最好的降低罐内液体冲击，防止液体质心偏移，使液体质心能尽可能保持在罐车中轴线附近位置。⑶运用Trucksim软件对罐车整车及道路进行建模，并结合液体瞬时质心偏移数据，对部分装载时罐车在高速转向工况下的罐内液体晃动进行分析，结果表明:罐内布置2块高度大于1m纵向防波板，罐体充液比控制在0.8附近时，可以使罐车横摆角速度及侧倾角变化最小，侧向稳定性较高，侧倾趋势最小。⑷罐车高速转弯行驶时侧向稳定性主动控制研究。基于车辆系统动力学理论，建立罐车高速转向行驶时的动力学模型，以车辆横向载荷转移率为评价指标，通过对罐车空气弹簧悬架系统进行主动控制，从而实现的防侧翻主动控制。仿真结果表明:有控制罐车在仿真中没有出现侧翻、横摆失稳现象，始终保持较平稳行驶状态，达到了防侧翻稳定性控制的目的。 |
| 作者： | 赵灵鹤 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 赵树恩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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