液罐汽車罐內(nèi)小型抑波板抑波結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究

孔令超 張強(qiáng) 李建明 胡凱淳 王夢怡 于迪

東北林業(yè)大學(xué)交通學(xué)院 黑龍江省哈爾濱市 150036

1 引言

液罐汽車在液體危險(xiǎn)品運(yùn)輸中被廣泛使用，與此同時(shí)，液罐汽車在運(yùn)輸中發(fā)生交通安全問題不斷增多。特別是在緊急制動(dòng)、高速彎道行駛或緊急避讓過程中，非滿載液罐汽車罐內(nèi)液體發(fā)生較大波動(dòng)[1]，液罐汽車的罐體是一種特殊的容器，它一般體積非常龐大，當(dāng)罐體制動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí)，在離心力的作用下，罐內(nèi)液體產(chǎn)生晃動(dòng)，對罐壁產(chǎn)生沖擊載荷，使罐車重心偏移，容易造成車輛側(cè)滑，側(cè)傾從而引發(fā)交通事故[2]，近年來國內(nèi)外學(xué)者對液罐罐車中液體晃動(dòng)的問題做了大量研究。同時(shí)研究了瞬時(shí)液體沖擊工況下車輛側(cè)傾的穩(wěn)定性問題；研究了不同的充液比，不同形狀的小型抑波板，罐體在制動(dòng)情況下罐體中油液晃動(dòng)動(dòng)力學(xué)問題，運(yùn)用仿真軟件對罐體內(nèi)液體的沖擊特性進(jìn)行初步研究[3]，為了保證液罐汽車的運(yùn)輸安全，減少液罐車事故發(fā)生概率，如何抑制液體沖擊成為本項(xiàng)目的研究目的。

總結(jié)：通過對參考文獻(xiàn)的查閱，小型抑波板對液罐內(nèi)液面波動(dòng)具有抑制作用，汽車制動(dòng)時(shí)液罐液面波動(dòng)很大，所以對液罐汽車制動(dòng)時(shí)的液面波動(dòng)的研究顯得尤為重要，從而間接提高液罐汽車的行駛穩(wěn)定性。

2 試驗(yàn)參數(shù)

2.1 當(dāng)罐體充液比為50%時(shí)，自由液面面積S=200*100mm2抑波板在自由液面上的覆蓋面積為50%，所以設(shè)計(jì)小型抑波板尺寸及數(shù)量如表1所示。

表1

2.3 小車參數(shù)如表3所示。

2.4 試驗(yàn)器材如表4所示。

2.5 依據(jù)小車的加速度（a）、最高車速和小車尺寸 試驗(yàn)跑道設(shè)計(jì)如表5所示

a=0.225m/s2最高車速為5.4km/h=1.5m/s 制動(dòng)減速度=0.32m/s2

加速跑道長度：v2-vo2=2as s=5m

制動(dòng)跑道長度：v2-vo2=2as s=3.52m

3 試驗(yàn)分組

3.1 罐內(nèi)液體充液比為50%時(shí)，試驗(yàn)分為三組：第一組為對照試驗(yàn)，第二組為加入圓形小型抑波板試驗(yàn)，第三組為加入正三角形抑波板試驗(yàn)，液面晃動(dòng)情況如圖一所示。

3.2 罐內(nèi)液體充液比為90%時(shí)，試驗(yàn)同樣分為三組：第一組為對照試驗(yàn)，第二組為加入圓形小型抑波板試驗(yàn)，第三組為加入正三角形抑波板試驗(yàn)，液面晃動(dòng)情況如圖2所示。

表4

表5

4 試驗(yàn)分析

依據(jù)試驗(yàn)圖像顯示，在同一時(shí)刻下，無論是在50%充液比還是90%的充液比，加入小型抑波板后，液面晃動(dòng)明顯低于未加入小型抑波板的液面晃動(dòng)。對于不同形狀的小型抑波板，其抑波效果也有顯著區(qū)別，通過圖像對比，我們可以觀察到圓形小型抑波板抑波效果優(yōu)于正三角形。

圓形抑波板抑制效果較好的原因是它的邊緣光滑，無凸起部分，抑波板相互撞擊后反向運(yùn)動(dòng)不劇烈，抑波板整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程分布比較集中，更能發(fā)揮抑波板的重力作用，從而降低了液面晃動(dòng)幅度，所以圓形抑波板抑波效果較好。

圖2

正三角形抑波板接觸不夠緊密而且表面有凸角部分，抑波板相互撞擊后反向運(yùn)動(dòng)劇烈，分布比較分散，不能充分利用其重力作用，從而液面晃動(dòng)幅度較大，導(dǎo)致其抑波效果較差。

5 結(jié)語

通過比較對加入抑波板和不加入抑波板罐車在制動(dòng)時(shí)罐內(nèi)液面晃動(dòng)情況，可以得出如下結(jié)論：

（1）與未加入小型抑波板相比較，加入小型抑波板后，制動(dòng)時(shí)罐車罐內(nèi)液體晃動(dòng)幅度明顯降低。

（2）圓形抑波板對液體晃動(dòng)的抑制效果優(yōu)于正三角形抑波板。