液体横向晃动对液罐车侧翻稳定性影响的研究

摘要

重型半挂液罐车的货运量和货运周转量大幅度提高,使半挂液罐汽车越来越受人们青睐。但是，由于重型半挂液罐车自身的惯量大、车身长、质心高、液体晃动等特点，使其在行驶过程中更容易发生摆振、侧翻、折叠等危险工况。尤其是在转向行驶过程中，半挂液罐车罐体内液体的晃动对罐体产生一定的瞬态冲击，并伴随着液体质心位置发生变化，使整车的侧翻稳定性大幅下降，容易诱发车辆侧翻。所以，研究半挂液罐车转向行驶过程中罐内液体晃动对整车侧翻的影响以及液罐车侧翻稳定性控制具有重要的理论意义和工程价值。
　　为了研究部分充液罐车转向过程中罐体内液体的晃动情况，将罐体简化为椭圆柱体，利用流体分析软件FLUENT标准k-ε湍流模型模拟半挂液罐车转向过程中罐内液体的晃动，分析流体晃动对车辆侧翻的影响，并在此基础上对重型半挂液罐车侧倾稳定性控制进行了研究：
　　首先，将重型半挂液罐车上罐体简化为内设有横向挡板的椭圆柱体，并利用GAMBIT软件建立液罐的三维模型，对罐体模型进行划分网格、边界条件和流体介质的设定，生成网格文件；
　　其次，将网格文件导入流体分析软件FLUENT中，选用VOF(Volume of Fluid)模型对液体界面进行跟踪，并利用标准k-ε湍流模型对罐体内液体的非线性动力学进行数值分析，对液体晃动进行瞬态求解，得到液罐车在转向行驶过程中罐体内流体晃动对罐体的瞬态作用力和力矩；
　　再次，根据求解液体晃动的瞬态作用力和力矩，基于TruckSim建立重型半挂液罐车动力学模型和将罐体内液体等效为同质量的刚性体的重型半挂车动力学模型，在鱼钩工况下对比分析罐体内液体晃动对车辆侧翻稳定性的影响；
　　最后，利用Matlab/Simulink建立车辆差动制动控制策略，并与基于TruckSim建立的重型半挂液罐车动力学模型进行联合仿真，验证差动制动控制策略对重型半挂液罐车在转向行驶过程中的侧翻稳定性控制。