اندرکنش خودرو و سیال، مدلسازی و بررسی پایداری خودروهای حمل سیالات

یک تانکر حمل سیال در معرض نیروها و گشتاورهایی اضافی است که ناشی از نیروی اینرسی سیال در مانورهای دور زدن، شتابگیری یا ترمزگیری و یا ترکیبی از این موارد می باشند. میزان این نیروها و گشتاورهای اینرسی در فرکانسی نزدیک به فرکانس طبیعی سیال، می تواند بسیار شدیده گردیده و بر دینامیک طولی و کنترل پذیری تانکر تاثیر گذار باشد. میزان این نیروها و گشتاورهای اینرسی در فرکانسی نزدیک به فرکانس طبیعی سیال، می تواند بسیار تشدید گردیده و بر دینامیک طولی و کنترل پذیری تانکر تاثیرگذار باشد. این تاثیر می تواند بصورت سوانحی مانند چپ شدگی که خود وسیله در آن درگیر است و یا انحراف از مسیر که می تواند باعث بروز تصادف با دیگر خودروها گردد، بروز کند. تانکرهای حمل سیال در راه آهن و جاده ها بدلیل تغییرات وزن و بار محوری و مقررات حرکت در مناطق مختلف با توجه به دانسیته سیال معمولا به صورت نیمه پر حرکت می کنند. با توجه به این موضوع، بررسی تاثیر تلاطم سیال بر کنترل و تغییرات پایداری خودرو از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با توجه به این موضوع، بررسی تاثیر تلاطم سیال بر کنترل و تغییرات پایداری خودرو از اهمیت ویژه ای برخوردار است. معمولا در طراحی این قبیل خودروها، رفتار ماده حمل شده در حالتی که بار قابلیت تحروک دارد چندان مورد توجه قرار داده نمی شود. بخش اعظم آنالیزهای دو بخشی سیال- خودرو از نیروها و گشتاورهای سیال به صورت شبه استاتیکی یا مدل معادل مکانیکی برای سهولت در بررسی استفاده می شود. با توجه به این موضوع، بخشی از پایان نامه فوق به بررسی راه حل های ارائه شده برای مدلسازی سیال اختصاص یافته است. روند توسعه ارائه مدلهای فوق و دستاوردهای جدید آن در فصلهای ?، ? و ? ارائه شده است. در انتهای این بخش مدل جدیدی جهت بررسی رفتار سیال در مانورها دور زدن و شتاب جانبی ارائه گردیده است. از ترکیب مدل فوق با مدل ایجاد شده از یک کامیون حمل سیال در نرم افزار adams مدلی حاصل می شود که امکان اعمال مجموعه ای از آنالیزها با توجه به سیال حمل شده توسط خودرو در آن امکان پذیر است. مدل ایجاد شده از خودرو به دلیل سه محوره بودن خودرو، نوع تایر و ابعاد و مشخصات آن و نوع سیستم تعلیق و خواص مختلف آن از نکات و روشهای جدیدی استفاده کرده است. مدل فوق قابلیت فرمان دهی، مدلسازی فرایندهای ترمز و شتاب و عبور از مسیر های ناهموار را دارا می باشد که در صورت نیاز به ترکیب با سیال نیازمند مدل مناسبی از تلاطم می باشد. از آنجایی که خودروی حمل سیال شبیه سازی شده دارای المانهایی نظیر فنرهای لایه ای و میله موج گیر می باشد، جهت مدلسازی آنها از تکنیک های جدیدی استفاده شده که توضیحات آن در بخش مدلسازی آمده است. از مدل فوق برای محاسبه فرکانس ها طبیعی خودرو و سیال استفاده می شود. در فصل تحلیل دینامیکی اثر مدلسازی سیال در مقایسه با در نظر گرفتن آن به صورت صلب و همچنین اثر ارتفاع سیال یا میزان پر بودن آن در فرمان پذیری و پایداری مورد بحث قرار می گیرد. علاوه بر بررسی رفتار تانکر دایروی، رفتار تانکر استوانه ای نیز در این پایان نامه مورد بررسی قرار داده می شود. از شبیه سازیها این نتیجه گیری بدست آمده است که احتمال بروز ناپایداری و سانحه با شبیه سازی سیال محتمل تر است. در ادامه تاثیر سرعت حرکت و میزان زاویه فرمان به نوسانات بوجود آمده در سیال و احتمال بروز چپ شدگی و انحراف از مسیر در مدل بررسی گردیده است.