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《武汉理工大学》 2017年
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多工况下汽车燃油箱内液体晃动特性研究

陈江弥  
【摘要】:油箱是汽车重要的安全件和功能件,准确指示燃油量是油箱的重要功能之一。当汽车行驶工况突变时,燃油在油箱内剧烈晃动,不仅影响油箱中油液传感器的指示精度,还会对油箱结构造成一定的冲击,影响结构稳定性,同时产生明显的液体晃动噪声。本文以某轻型卡车油箱为研究对象,基于液体晃动理论和VOF(Volume of Fluid)自由液面追踪方法,从汽车制动、侧向和充装比三个角度出发,建立汽车油箱液体晃动分析模型,实现燃油晃动过程的模拟;并基于燃油瞬态流场分析结果,建立油箱声学分析模型,实现燃油晃动噪声的预测;结合目前油箱防晃装置结构形式,对油箱结构进行优化,指导油箱防晃、减振、低噪声设计。本文主要研究工作包括:(1)燃油晃动数值计算模型的建立。结合液体晃动理论和VOF自由液面追踪方法,建立经典的圆柱型液体晃动数值分析模型,通过与经过试验验证的理论解析解比较,最大误差在4%左右,验证了数值计算方法的准确性。(2)多工况下燃油晃动动力学分析。针对研究的汽车燃油箱,离散油箱网格,基于有限体积法建立燃油晃动数值计算模型,研究不同制动加速度、不同侧向加速度和不同充液比下燃油的晃动特性。结果表明流场对结构的冲击作用随制动激励和侧向激励的增大而增大,油箱充液比0.7到0.9时,结构受到冲击最大。(3)基于瞬态流场的燃油晃动辐射噪声预测。运用声学有限元和无限元方法,建立汽车油箱声学分析模型,以预测燃油晃动辐射噪声声压级和频谱分布。研究发现液体晃动噪声并不由单个频率决定,而是具有一定的宽频特性,噪声分布具有一定的指向性特征,且场点声压级并不绝对与制动激励和充液比呈正比关系,制动激励和充液比减小反而有可能产生更大噪声。(4)油箱防晃结构的优化设计。研究防晃装置高度、厚度、孔径三个设计因子对防晃效果的影响规律,并对比有无防晃结构时燃油晃动辐射噪声的变化,结果发现:高度较厚度和孔径对减晃降噪的效果影响性更大。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U464.136.5

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【参考文献】
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