縱向擋板數量對梯形液艙晃蕩的影響

趙明瀚，王 鐵

（沈陽理工大學 汽車與交通學院，遼寧 沈陽 110159）

液體晃蕩研究最先出現在航天領域，隨后在各種充液系統中廣泛應用。擋板對于充液系統來說是必不可少的，油箱中的擋板能夠防止在崎嶇路面，由于液體顛簸而吸入空氣。對于大型載液車輛來說，能夠抑制內部液體晃蕩，避免側翻。目前研究液體晃蕩的普遍三種方法為理論研究、數值模擬、實驗研究。其中數值模擬由于準確性高、方便、實時等特性被廣泛應用。文章將采用數值模擬的方法對于不同縱向擋板的梯形液艙的晃蕩情況進行模擬，對比不同數量擋板對于液體晃蕩抑制的效能。

1 模型介紹

圖1為擋板模型尺寸圖，圖1(a)為單擋板模型，下半部分為液體，黑色為擋板，下部寬度為0.8 m，上部寬度為1.2 m，梯形部分長為0.2 m，高為0.24 m擋板，寬度為0.05 m，布置在水箱下部中間位置，液體部分的高度為0.4 m。圖1(b)將單擋板模型改為雙擋板模型，圖1(c)將單擋板模型改為三擋板模型，擋板位于底部等距分布。

其中1，2，3，4為四個壓力監測點，其具體坐標如表1所示。

2 數值模擬

2.1 VOF方法

流體體積函數（Volume-Of-Fluid,VOF）方法是通過體積比的函數的方式來確定自由液面變化的，在F=1的網格單元中為純設定流體，在F=0的網格單元中無設定流體，一般設定為空氣。0＜F＜1的網格單元也叫作交界面網格單元。在流場中任意一點（,），其定義函數F（,,）為

F的狀態的傳輸方程為

2.2 PISO算法

壓力-速度耦合（Pressure-Implicit with Splitting of Operators, PISO）算法是計算瞬態不可壓縮液體流動的一種算法。PISO算法速度場由速度修正方程修正后，并沒有直接回到如下動量方程進行迭代循環，而是直接進行更新矩陣，求解壓力泊松方程，動量方程只是初始迭代使用過一次，此后便不再使用，因此，計算量少，計算速度優于其他算法，如圖2所示?！?br>