بررسی عملکرد دینامیکی وسیله نقلیه تانکردار متأثر از تلاطم سیال درون مخزن با استفاده از روش شبیه‌سازی چند فیزیکی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران

2 استادیار، مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران

چکیده

در این پژوهش اثرات تلاطم مایع درون یک مخزن حمل شونده توسط وسیله نقلیه همزمان با عملکرد دینامیکی وسیله نقلیه بررسی شده اند. بدین منظور حلگر غیرخطی سه بعدی دینامیک سیال با حلگر دینامیک وسیله نقلیه با سه درجه آزادی در یک فضای شبیه‌سازی همکار تحت مدیریت یک نرم‌افزار واسط جهت شبیه‌سازی تلاطم سیال درون مخزن حمل شونده با وسیله مورد استفاده قرار گرفته است. به جهت اعمال اثرات حرکت شتاب‌دار مخزن از روش نیروهای وزنی استفاده شد. بنابراین اصلاحاتی به سبب استفاده از روش نیروهای وزنی جهت اعمال اثرات حرکت شتاب‌دار مخزن بر معادلات ناویر-استوکس اعمال شده‌اند. روش مذکور در شبیه‌سازی مخازن دو بعدی که با شتاب در راستای افق حرکت می‌کنند مورد استفاده قرار گرفت که نتایج با نتایج تجربی پیشین در مقالات مقایسه و اعتبارسنجی شده‌اند. در مورد اول، مخزن در پایان مسیر حرکت شتاب‌دار با یک مانع برخورد کرد که سطح آب در دیواره سمت چپی آن با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد که مطابقت خوبی نشان داد. در شبیه‌سازی مخزن دوم نیز حرکت شتاب‌دار متناوب یک مخزن دو بعدی مورد بررسی قرار گرفت و نتایج فشار روی دیواره با مقادیر اندازه‌گیری شده مقایسه شدند که مطابقت خوبی نشان داد. علاوه بر این حرکت وسیله نقلیه حامل مخزن همزمان با دینامیک سیال درون آن حین عبور از دست‌اندازهایی متقارن به جهت ارزیابی اثر تلاطم سیال درون مخزن بر دینامیک وسیله نقلیه و عملکرد آن در تحریک عمودی شبیه‌سازی شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Alessandro VD (2011) Modeling of tank vehicle dynamics by fluid sloshing coupled simulation. Ph. D. Thesis, Politecnico Di Milano, Italy, 45-50.

[2]  de Pont JJ, Bass PH, Mueller TH (1999) Heavy vehicle stability versus crash rates. Technical report, TERNZ, 23-30.

[3]  Stiaharu G, Richard M, Rakheja S (2003) Evaluation de la problematique reliee a l instabilite en roulement des vehicules routiers de type citerne, transport des produits liquids. Technical report, Le Ministere des Transport du Quebec, Aout, 12-15.

[4]  Siddiqui K, Rakheja S, Yan G, Modaressi K (2005) Transient fluid slosh and its effect on the rollover-threshold analysis of partially filled conical and circular tank trucks. Int J Heavy Vehicle Sys 12(4): 8-15.

[5]  Rakheja S, Sankar S, Ranganathan R (1989) Kineto-static roll plane analysis of articulated tank vehicles with arbitrary tank geometry. Int J Vehicle Des 10(14): 89-111.

[6]  Bauer HF (1972) On the destabilizing effect of liquids in various vehicles (part 1). IAVSD 2(3): 227-260.

[7]  Rakheja S, Modaressi-Tehrani K, Sedaghati R (2006) Analysis of the overturning moment caused by transient liquid slosh inside a partly filled moving tank. Proceeding of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: J Automobile Eng  220(3): 289-301.

[8]  kianejad SS, Bagherzade M, Ansarifard N (2013) The effect of baffles on sloshing in high speed craft fuel tank. 15th Marin Industries Conference, Kish, Iran. [In Persian]

[9]  Thomassy FA, Wendel GR, Green ST, Jank AC (2003) Coupled simulation of vehicle dynamics and tank slosh: phase 2 interim report. No. 368. Technical report, U.S. Army TARDEC Fuels and Lubricants Research Facility, Southwest Research Instituete (SwRI), San Antonio, TX,pp. 26-30,.

[10] Jafari M, Toloei A, Ghasemlu S, Parhizkar H (2015) Simulation of strap-on boosters separation in the dense atmosphere. Aerosp Sci Technol J 3(1): 49-60. [In Persian]

[11] Yan GR (2008) Liquid slosh and its influence on braking and roll responses of partly filled tank vehicles. PhD Thesis, Concordia University, Montreal, Quebec, Canada, 36-50.

[12] Sayar BA, Baumgarten JR (1981) Pendulum analogy for nonlinear fluid oscillations in spherical containers. J Appl Mech 48(4): 769-772.

[13] Hirt CW, Nichols BD, Pomeroy NC (1975) SOLA – a numerical soulution algorithm for transient fluid flows. Report LA-5852, Los Alamos Scientific Laboratory, Los Alamos, New Mexico, USA. 

[14] Kim Y (2001) Numerical simulation of sloshing flows with impact load. Appl Ocean Results 23(1): 53-62.

[15] Godderidge B, Tan M, Turnock S, Earl C (2006) A verification and validation study of the application of cumputational fluid dynamics to the modeling of lateral sloshing. Fluid Structure Interaction Research Group, University of Southampton, Ship Sci Report No 140, August.

[16] Kassions AC, Prusa J (1990) A numerical model for 3D viscous sloshing in moving containers. ASME-Publication FED 103: 15-86.

[17] Sjostrand M (2008) CFD simulation of two-phase flows passing through a disributer. M. Sc. Thesis, Chalmers University of Technology, Goteborg, Sweden, 60-70.

[18] Fang C, David M, Rogacs A, Goodson K (2010) Volume of fluid simulation of boiling two-phase flow in a vapor-venting microchannel. FHMT 1(1): 26-34.

[19] Abramson NH (1966) Dynamic behaviour of liquids in moving containors. Washington, Scientific and Technical Information Division, National Aeronautics and Space Administration 28-35.

[20] Khezzar L, Seibi A, Ghoharzadeh A (2011) Water sloshing in Rectanguler Tanks-An experimental investigation and numerical simulation. Int J Eng 3(2): 174-184.

[21] Godderidge B, Turnock S, Tan M, Earl C (2009) An investigation of multiphase CFD modelling of a lateral sloshing tank. Comput Fluids 38(2): 183-193.

[22] Hou L, Li F, Wu C (2012) A numerical study of liquid sloshing in a two-dimensional tank under external excitations. J Marine Sci App 11(3): 305-310.