于志新, 程新新, 李 杰, 李绍松

(1.长春工业大学 机电工程学院， 吉林 长春 130012;2长春工业大学 汽车工程研究院， 吉林 长春 130012)

0 引 言

我国公路运输线四通八达，各种油品、危化品主要依靠半挂液罐车运输，液罐车具有装载量大、运输成本低的特点，逐渐成为公路运输的主体。因其具有载量大、重心高、轮距相对较小等特点，并且在转向或变道过程中罐内液体易受激励产生晃动，与车体的耦合运动会导致车辆发生侧倾失稳，这在道路运输是极其危险的状况。国内外学者针对罐车侧倾问题在罐内液体晃动分析和罐内结构优化上做了大量研究[1-6]，但液体的晃动对整车的侧向稳定性分析相对较少。因此，通过对罐车实施主动安全控制，提高液罐车的稳定性是一种更适用和高效的方法[7-11]。

1 液体晃动分析

以某专用汽车制造厂生产的44 m3半挂液罐车为分析对象，考虑到罐体长度相对较长,忽略罐车两端封头以及内部附加结构影响，并且罐车在平直路面上转弯或避障时，罐体内的轴向运动视为不变，因此选取单位长度上罐体进行建模分析，并作如下假设：

1)液体为理想不可压缩的；

2)不考虑罐内气体的影响；

3)不考虑罐体的变形。

罐内液体坐标系如图1所示。

图1 罐内液体坐标系

图中：x----车辆行驶方向;

y----驾驶员左侧;

z----竖直向上;

Ω----流体域;

Σ----罐体湿表面;

S----自由面液度;

h0----液面到x轴距离;

θ0----自由液面和罐体交点与坐标原点连线同z负半轴的夹角。

液体在罐内的运动方程满足以下三个条件：