危险品罐车液体晃动等效力学模型构建及验证

推导罐体内液体晃动的弹簧-质量-阻尼等效力学模型,以研究危险品罐车内液体横向晃动问题。首先,用势流理论建立液体自由晃动的运动方程,基于等效力学模型建立给液体施加正弦波横向激励的运动方程,对比两种方法罐体受到的力和力矩,获得固定液体高度、晃动液体高度、固定液体质量和晃动液体质量4个参数值;其次,用线性波理论求解液体晃动的固有频率,得到晃动液体的弹簧刚度;然后,通过实验获得晃动液体的阻尼系数;最后,搭建等比缩小试验台验证模型的准确性和有效性。运用等效模型分析具体算例,结果表明,充液比与横向激励均干扰罐内液体的自由流动。高阶的液体晃动固有频率数值越大,而等效刚度和阻尼系数的阶数越高数值越小;充液比为0.85左右时,晃动质量、等效刚度和阻尼系数均最大;罐体受到横向激励越大,罐内液体晃动越剧烈,且应避免充液比在(0.8,1)的工况运输危险品,以防发生危险事故。