بهبود رفتار دینامیکی و پایداری خودرو مفصلی حامل سیال

بر اثر حرکت های مختلف خودروی حامل سیال، تلاطم در سیال ایجاد می شود. این حرکت سیال و اندرکنش آن با دینامیک خودرو، بر پاسخ خودرو حامل سیال اثر می گذارد که در نهایت باعث کاهش پایداری خودرو حامل سیال خواهد شد. برای بررسی حرکت سیال و ترکیب آن با دینامیک خودرو، روشهای مختلفی مانند روشهای شبه استاتیک، مکانیکی معادل و مدلهای دقیق مکانیک سیالاتی که بر اساس حل دقیق معادلات می باشند، موجود است. روشهای شبه استاتیک و مکانیکی معادل هرکدام دارای محدودیتهایی در خصوص محاسبه نیرو و ممانهای ناشی از پاسخ گذرا و همچنین پارامترهای مورد نیاز برای تحلیل می باشند، در این بین، تنها روشهای مکانیک سیالاتی، امکان مدلسازی دقیق رفتار سیال را در شرایط مختلف) ورودیهای مختلف مدل دینامیک خودرو و شکلهای مختلف تانکر، درصد پرشدگیهای مختلف،...( ممکن می سازند که مدل سازی، کوپل نمودن مدل مکانیک سیالاتی با دینامیک خودرو و همچنین نحوه انتقال اطلاعات بین این دو سیستم، خود دارای پیچیدگیهای خاص می باشد. لذا این روش به صورت محدود، توسط تعداد اندکی از مراجع مورد استفاده قرار گرفته است. در این تحقیق از مدل دینامیکی سه بعدی غیر خطی سیال که بر اساس حل فرمولهای دیفرانسیلی ناویر ? استوکس می باشد، بهره جسته شده است. سپس این مدل، به یک مدل دینامیکی ? درجه آزادی خودرو مفصلی با تایر غیر خطی کوپل شده است تا پاسخ دینامیکی خودرو و اثر آن بر پایداری خودرو، با توجه به حضور و حرکت سیال داخل تانکر، مورد بررسی قرار گیرد. از مدلهای سیالاتی تمام مقیاس که آنالیز شرایط واقعی را ممکن میسازند، استفاده شده است. ورودیها به مدل دینامیکی خودرو، شامل مانور چرخش ثابت و تغییر مسیر می باشند که در بسیاری از مراجع دیگر مورد استفاده قرار گرفته اند. نتایج حاصله با نتایج مربوط به بار صلب معادل مقایسه شده تا اثر حرکت سیال بر کاهش پایداری خودرو مورد بررسی قرار گیرد. همچنین اثر تغییر پارامترهای دیگر مانند درصد پرشدگی تانکر، لزجت سیال، تعداد مشهای بکار رفته در مدل دینامیک سیال محاسباتی نیز در نظر گرفته شده است. اثر شکل و مرز تانکر نیز، می تواند بر حرکت سیال و دینامیک خودرو، موثر باشد لذا در این تحقیق، سه شکل تانکر، شامل سطح مقطع دایره، بیضی اصلاح شده و همچنین سطح مقطع بهینه مورد استفاده قرار گرفته و اثر آن بر دینامیک خودرو و سیال وهمچنین پایداری خودرو مفصلی، بررسی گردیده است و عوامل اثرگذار، شناسایی شده اند. برای مدلسازی سطح تماس سیال با هوا از روش مدلسازی سطح آزاد سیال (v o f) استفاده شده است. در این تحقیق با استفاده از نتایج آزمایش مربوط به مراجع دیگر، اعتبارسنجی نتایج انجام گرفته است. در اولین روش، نتایج دینامیکی خودرو و نیروی سیال مربوط به نتایج تست میدانی با مقادیر به دست آمده از مدل کوپل دینامیک خودرو? سیال مورد مقایسه قرار گرفته است. در دومین روش اعتبار سنجی، از طریق بررسی فرکانس طبیعی سیال در جهتهای مختلف و مقایسه آن با مقادیر حاصل از نتایج تجربی استفاده شده است و در سومین روش، اعتبارسنجی نتایج از طریق مقایسه رفتار خودرو حامل سیال با بار صلب در درصد پرشدگیهای مختلف می باشد. در انتها نیز اثر صفحات میانی بر دینامیک خودرو و سیال مورد بررسی قرار گرفته است. در این قسمت ابتدا سه شکل مختلف صفحات میانی در نظر گرفته شد و رفتار سیال و خودرو به ازای ورودیهای فرمان مختلف و درصد پرشدگیهای متفاوت تانکر مورد بررسی قرار گرفت و نتایج با رفتار تانکر بدون صفحه میانی، مقایسه گردید. سپس با ترکیب این صفحات میانی پایه، طراحیهای پیچیده تر صفحات میانی ایجاد گردیده است. این ترکیب صفحات میانی به منظور دست یابی به طراحیهایی با کارآیی مناسب در مانورها مختلف خودرو و درصد پرشدگیهای متفاوت تانکر حامل سیال می باشد.