【减小油液晃荡的储油仓设计文献综述4900字】

PAGE2-减小油液晃荡的储油仓设计文献综述目录TOC\o"1-2"\h\u27369减小油液晃荡的储油仓设计文献综述 ０20961.2油罐车晃荡研究现状 ０30726１．３液体晃荡研究现状 １摘要：随着我国经济社会的快速发展，公路交通的运输能力的不断提高，对能源的需求越来越大，其中液化石油、天然气等液体燃料占据主要地位。能源的巨大需求刺激了运油设备的发展，而其中绝大部分液体货物经由公路油罐车运送。我国油罐车的年产量和保有量也屡创新高，油罐车的发展正朝着更大装载量、更快运输速度、更低运输成本迈进。关键词:油罐车；油液；晃荡1.2油罐车晃荡研究现状对油罐车晃荡问题的主要研究形式有实验研究、理论研究、数值仿真模拟等。实验研究有较高的可信度和准确度，但由于油罐车体积较大，晃荡条件难以满足且花费巨大，通常利用实验结果来验证理论研究和数值仿真模拟结果的正确性。理论研究通过建立数学模型并解析得到规则罐体内液体晃动的理论解，但模型需要足够简单，圆柱体油罐且挡板简单可用该方法。数值仿真模拟方法能够模拟液体在复杂结构中的晃荡，模拟结果真实可靠且研究效率高、花费少。随着计算机能力的提高、工程模拟软件技术的日趋成熟，该方法成为当前的主流。刘刚［２］对长方体油罐中油液的晃荡问题进行了理论研宄，利用ＶＯＦ数值算法建立了液－固耦合系统动力学模型并获得其解析解。并且进一步分析了安装弹性防晃隔板后的情况，列出了其液－固边值问题的数学描述式，得到了防晃隔板取不同的抗弯刚度时，液体晃动基频的变化曲线。缪其恒［３］等通过建立非满载罐体的动力学模型对液体在受到侧向激励产生晃动进行了分析，用类似液体晃动的机械系统模型来模拟液体晃动所产生的影响，分析了液体参数以及工况对车辆侧倾稳定性的影响。卢军［４］通过建立平放圆柱罐体内液体晃动的控制方程，采用Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法对流体控制方程进行离散求解，研宄了不同充液比下油罐车液体晃动对整车横向稳定性的影响。胡晓明［５］等用类似方法分析了液体晃动对半挂液罐车行驶参数和车辆失稳形式的影响。王福生[６］对制动工况下罐体内防浪板受力情况进行了瞬态仿真分析，绘制了制动时防浪板的最大应力图和变形最大点的幅值图。赵勇［７］等运用ＡＮＳＹＳ软件建立了车载油罐的液－固耦合有限元模型，并对不同充液比时的液－固耦合进行了：模态分析，得出了模型的固有频率和模态振型图。此外，利用ＶＯＦ法定义自由液面，建立仿真计算模型并求解的方法较为普遍。Ｙａｎｔ[８]利用ＶＯＦ法建立了罐体内气－液二相流模型，并利用Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程求解，研究罐体在侧向或纵向激发下流体晃荡相关的力和力矩。其次，将罐体按一定比例缩小通过实验验证数值仿真的正确性。王欣［９］等研究分析了在不同充装比下油液晃荡对罐壁的受力情况。刘晓［１0］用该方法对罐内液体在制动、转向、路面激励下晃动的动态响应进行数值模拟，并对比分析了不同型式防晃板对液体晃动的抑制效果。王鹤鹏［１１]咐罐内液体晃动进行了模拟，并研究了防波板的数量、位置、几何形状对液罐内液体晃动影响。１．３液体晃荡研究现状液体晃荡在航天、船舶、公路交通运输等领域广泛存在。液体晃荡特性与液体自身属性（如密度、粘性）有关，液体自由表面运动情况与液舱的几何形状、内部结构、充液比有关，液体晃荡剧烈程度与外界激励大小、频率、振幅有关。如图１．２所示［１２］，液体晃荡时自由表面主要表现以下四种波型：驻波、行进波、水跃及三者组合的组合波［１３］。此外，当晃荡过于激烈时还将表现出液面破碎。对液体晃荡问题的主要研究途径有实验研宄、理论研宄、数值仿真模拟等。实验研宄有较高的可信度和准确度，但受限于研宄对象的体积和实验条件，且晃荡条件难以满足、花费巨大。对于用实验的方法难以研宄的对象，通常利用简单实验来验证理论研宄和数值仿真模拟研宄的正确性，再利用理论和数值仿真的方法模拟研究对象。理论研宄通过建立数学模型并解析得到规则液舱内液体晃动的理论解，其结果比较清晰、普遍，但要求模型需要足够简单。随着计算机能力的提高、工程模拟软件技术的日趋成熟，数值仿真模拟方法能够模拟液体在复杂结构中的晃荡，模拟结果真实可靠且研究效率高、花费少。ＡｂｒａｍＳoｎ［ｌ５’１６］采用实验方法对柱形和球形贮箱内的液体晃动问题进行了研究，得到了晃荡冲击对贮箱结构的压力影响，进一步研究获得晃动频率和防晃板面积之间的关系。Ｉｂｒａｈｉｍ［１７］通过建立部分填充液体的刚性圆形罐实验模型，研宄了液体在非线性的动态系统随机参数激励下的动力学特征。ＢｒｅｄｍoＳｅ［１８］用试验方法研宄了矩形液舱运动时产生的陡峭的强迫水波，在试验中观察到了尖锐波峰（Ａ型）和“平顶”波峰（Ｂ型）。Ａｋｙｉｌｄｉｚ［１９］在实验中研宄了三维矩形液舱中液体晃荡对液舱不同位置的压力分布及变化情况以及自由液面波动效果，并进一步研宂了隔板和液体粘度对液体晃荡的影响。Ａｏｋｉ［２0］对推进剂晃动进行了实验研宄，发现了几个加剧晃动的因素，并提出了通过安装不同形式的防晃阻尼板来减轻晃动的建议，包括阻尼板的尺寸、配置、数量及外形。Ｍａｌｅｋｉ１[２１］通过实验研宄证实了挡板在增加圆柱形储罐中晃荡的流体动力学阻尼中的作用，并进一步对比水平环型挡板和垂直叶片挡板，发现前者的防晃阻尼特性更好。通过实验研究证实了挡板在增加圆柱形储罐中晃荡的流体动力学阻尼中的作用。基于在移动液体容器，水平环和垂直叶片挡板。参数研宄表明，环形挡板在减少晃荡振荡方面更有效。在国内，蔡忠华［２２］设计了大型ＬＮＧ船液舱模型晃荡试验方法，分析了液舱纵摇和横摇运动时，ＬＮＧ液舱受到晃荡冲击压力最大的危险区域，并进一步设计并进行了含有内部结构的ＶＬＧＣ船液舱模型晃荡试验.Ｋａｎａ［２3］利用球摆模型对带有旋转角速度的液体晃荡进行研究，且对带隔板的腔体形箱体，建立了由质量、弹簧和阻尼构成的等效力学模型进行研究。Ｆｅｄｄｅｍａｐ[24]别对施加平动和转动加速度激励的二维半圆形的敞口容器建模，平动激励下将液体等效为单摆，转动激励下将液体等效为双摆。［25］建立了矩形容器在平动激励下弹簧一质量系统模型，得到了容器内均质理想、不可压缩液体的晃荡特性。oｄｈｅｋａｒ［26］采用单摆模型，模拟了箱体在平动和转动激励下，箱内液体的晃荡问题，结果显示简化为单摆的液体转动惯量主要由平动和转动激励的频率决定.参考文献［1］周叮．贮液圆筒在水中的弯曲自由振动［Ｊ］．应用数学和力学，１９９［２］刘刚．运油车油罐中液体晃荡的分析［Ｊ］．油气储运，２０００，１０：３２－３４＋５７－６．［３］缪其恒，郑宏宇，宗长富．阶跃输入下非满载液罐车的动力学建模及响应分析［Ａ］．中国汽车工程学会．２０１０中国汽车工程学会年会论文集［Ｃ］．中国汽车工程学会：，２０１０：４．［４］卢军．任意充液比油罐车液体晃动及整车横向稳定性研宄［Ｄ］．西南交通大学，２００９．［５］胡晓明，李万莉，孙丽，赵志国．液体晃动降低半挂液罐车行驶稳定性［Ｊ］．农业工程学报，２０１３，０６：４９－５８．［６］王福生．运输槽罐防浪板优化设计［Ｄ］．山东大学，２００６．［７］赵勇，张若京，孙利民．Ｇ７０Ｂ列车油罐液固耦合模态分析［Ｊ］．计算机辅助工程，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，刘盛强，张竹林，燕荣杰．基于流固耦合的半挂液罐车罐体结构分析［Ｊ］．时代汽车，２０１６，０４：３７－３８．［１０］刘晓．重型半挂式液罐车罐内液体晃动的非线性动力学研宄［Ｄ］．吉林大学，２０１４．［１１］王鹤鹏．液罐车防波板设置对液体冲击的影响研宄［Ｄ］．吉林大学，２０１４．［１２］张凯凯．基于ＳＰＨ方法的液舱内液体晃动分析及防晃研究［Ｄ］．哈尔滨工业大学，２０１６．［１３］ＨａｍｌｉｎＮＡ，ＬｏｕＹＫ，ＭａｃｌｅａｎＷＭ．ＬＩＱＵＩＤＳＬＯＳＨＩＮＧＩＮＳＬＡＣＫＳＨＩＰＴＡＮＫＳ－－ＴＨＥＯＲＹ，ＯＢＳＥＲＶＡＴＩＯＮＳ，ＡＮＤＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＳ＾！］．ＳｏｃｉｅｔｙｏｆＮａｖａｌＡｒｃｈｉｔｅｃｔｓａｎｄＭａｒｉｎｅＥｎｇｉｎｅｅｒｓ－Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ，１９８６，９４（ＰｒｅｐｒｉｎｔＮｏ．６）．［１４］冷飞．基于ＳＰＨ方法的飞机油箱燃油晃荡研宄［Ｄ］．南京航空航天大学，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］蔡忠华．液货船液舱晃荡问题研究［Ｄ］．上海：上海交通大学，２０１２．［２3］ＫａｎａＤＤ．Ｖａｌｉｄａｔｅｄｓｐｈｅｒｉｃａｌｐｅｎｄｕｌｕｍｍｏｄｅｌｆｏｒｒｏｔａｒｙｌｉｑｕｉｄｓｌｏｓｈ．ＪＳｐａｃｅｃｒａｆｔ，１９８９，２６（３）：１８８－１９５．［24］ＦｅｄｄｅｍａＪ，ＤｏｈｒｍａｎｎＣ，ＧｏｒｄｏｎＰ，ｅｔａｌ．Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｓｌｏｓｈ－ｆｒｅｅｍｏｔｉｏｎｏｆａｎｏｐ