淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
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系統識別號 U0002-3107201411461000
中文論文名稱 密閉容器內自由液面效應之探討
英文論文名稱 Study on The Free Surface Effects of Tightly Closed Containers
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 102
學期 2
出版年 103
研究生中文姓名 呂岳璋
研究生英文姓名 Yue-Jhang Lyu
學號 699370895
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2014-07-15
論文頁數 68頁
口試委員 指導教授-李宗翰
委員-史建中
委員-洪袓昌
中文關鍵字 密閉容器  自由液面  晃動抑制  VOF 
英文關鍵字 Closed Containers  Free Surface  sloshing control  VOF 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 封閉容器自由液面問題,在業界廣泛被使用,一直以來都是國際上探討研究的課題之一。自由液面晃動是一種複雜、非線性問題。而非滿載液體罐式汽車的行進方向穩定極限比運載剛性貨物的貨車穩定極限低,是由於行進間啟動或剎車,會造成液體受慣性力作用產生大幅晃動,使罐式汽車負荷重心隨之變化,而影響其穩定性。
本文假設罐體剛性足夠大,而不考慮罐體的彈性變型,利用VOF數值方法去模擬罐式汽車剎車時,罐體自由液面晃動時的動態模擬,並在此基礎上進行罐體自由液面液體晃動和抑制的研究。透過模擬比較有無防波板之差異,改變防波板與隔板對於液體晃動的影響,非等減速剎車的改變對於液體晃動的影響。
本文研究結果顯示,設置防波板對於抑制液體晃動效果明顯,防波板和隔板的改變對液體晃動的影響小於慣性力的變化,非等減速剎車對於罐體壁受力大小與反應時間的改變,比較與等減速剎車的差異。
英文摘要 Discussions on the free surface effects of tightly closed containers have wide application in engineering analysis and international focus research fields at all times which is complex and nonlinear. Filled tank vehicles relative to the low stability trucks carrying goods. Directional stability limits of partially filled liquid cargo tanks are significantly lower than those of conventional rigid cargo vehicles due to the unique dynamic interactions between the vehicle and the sloshing liquid cargo. The forces and moments arising from a directional maneuver yield considerable dynamic load shifts in the roll and pitch planes due to the sloshing of the liquid cargo within the partially filled tank. The dynamic load shift affects the directional stability of the partially filled tank trucks.
Supposing that the oil thank has enough rigidity and no elastic. The paper adopts the method of VOF to implement the numerical simulation of sharply liquid sloshing when the tank truck is in braking. it is studying on the dynamics and control of liquid sloshing in the tank truck. Simulation results show that models carrying with wave cutter or not, different baffles or wave cutter and non-deceleration brake change for analytic method about liquid.
The results show that the effect analysis of sloshing control with wave cutter is significantly obvious, the effect analysis of sloshing control with that different baffles or wave cutter is lower than apparent force changes, and the forces on the tank and response time change is different from between non-deceleration brake and deceleration brake.
論文目次 目錄
第一章 緒論 1
1-1 油罐車的發展 1
1-2文獻回顧 2
第二章 油罐車構造與模型假設 6
2-1 油罐車結構 8
2-2 油罐車罐體假設 11
第三章 分析理論 15
3-1封閉容器自由液面晃動動力學方程式 15
3-2 封閉容器內自由液面晃動的數學模型 24
第四章 研究方法 32
4-1流固耦合 32
4-2有限體積法概述 33
4-3 求解過程及應用軟體 36
第五章 條件設定和假設模擬 39
5-1 控制方程組 39
5-2 模型建立和網格產生 40
5-3 邊界條件和初始條件 41
5-4 模擬驗證 43
5-5 隔板假設模擬 44
5-6 防波板假設模擬 49
5-7 剎車速度假設模擬 60
第六章 結論與未來展望 65
6-1 結論 65
6-2 展望 66
參考文獻 67


圖目錄
圖 2-1 貨車型油罐車 7
圖 2-2 無大樑油罐式油罐車 7
圖 2-3 有大樑油罐式油罐車 8
圖 2-4 油罐車示意圖 9
圖 2-5 應用實際分析模型 11
圖 2-6 橢圓形 12
圖 2-7 圓弧之箱型 12
圖 2-8 隔板弧度 13
圖 2-9 隔板平板形 13
圖 2-10 隔板曲版形 13
圖 2-11 隔板凹版形 13
圖 2-12 防波板示意圖 14
圖 2-13 防波板平板形 14
圖 2-14 防波板曲版形 14
圖 2-15 防波板凹版形 14
圖 3-1 Dynamic systems of full fuild 15
圖 3-2 Cylindrical coordinates 25
圖 4-1 Flowchart of FLUENT 38
圖 5-1 無防波板 41
圖 5-2 有防波板 41
圖 5-3 不同減速度下x方向罐體受力 44
圖 5-4 模型(一) 45
圖 5-5 模型(二) 45
圖 5-6 模型(三) 45
圖 5-7 模型(四) 45
圖 5-8 不同T下,模型(一)在 液體晃動相圖 47
圖 5-9 不同模型下x方向罐體受力 48
圖 5-10 不同模型下y方向罐體受力 48
圖 5-15 模型(五) 50
圖 5-15 模型(六) 50
圖 5-15 模型(七) 50
圖 5-15 模型(八) 50
圖 5-15 模型(九) 51
圖 5-16 模型(十) 51
圖 5-17 模型(十一) 51
圖 5-18 模型(十二) 51
圖 5-19 模型(十三) 51
圖 5-20 模型(十四) 51
圖 5-21 模型(十五) 52
圖 5-22 模型(十六) 52
圖 5-23 不同T下,模型(五)在 液體晃動相圖 54
圖 5-24 模型(一)有無防波板x方向罐體力 54
圖 5-25 模型(一)有無防波板y方向罐體受力 55
圖 5-26 模型(五) 、(六) 、(七)有防波板x方向罐體受力 55
圖 5-27 模型(五) 、(六) 、(七)有防波板y方向罐體受力 56
圖 5-28 模型(八) 、(久) 、(十)有防波板x方向罐體受力 57
圖 5-29 模型(八) 、(久) 、(十)有防波板y方向罐體受力 57
圖 5-30 模型(十一) 、(十二)、(十三)有防波板x方向罐體受力 58
圖 5-31 模型(十一) 、(十二)、(十三)有防波板y方向罐體受力 59
圖 5-32 模型(十四) 、(十五) 、(十六)有防波板x方向罐體受力 59
圖 5-33 模型(十四) 、(十五) 、(十六)有防波板y方向罐體受力 60
圖 5-34 不同T下,模型(一)非等減速度液體晃動相圖 62
圖 5-35 模型(一) 罐體非等減與等減速度x方向受力 63
圖 5-36 模型(一) 罐體非等減與等減速度y方向受力 64


表目錄
表 5-1 幾種路面上的平均附著係數 42
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