14077

14077

تحليل تاثير پديده تلاطم در تانكرهاي مدور با استفاده از مدل مكانيكي و بهينه سازي پره‌ها

كارشناسي ارشد

سازه و بدنه

دي ماه 1393

دي ماه 1393

پروفسور محمدحسن شجاعي فرد - دكتر روح الله طالبي توتي

خودرو

چكيده تحليل و بررسي جريان آزاد متلاطم به دليل كاربردهاي گسترده‌‌ي آن، يكي از زمينه‌هاي مهم تحقيقاتي از جمله در طراحي مخازن تانكرهاي حمل سوخت سيال و غيره مي‌باشد. پديده تلاطم سيال درون مخازن تانكرها مي‌تواند فاجعه‌بار بوده، دامنه اين نوسانات به عوامل مختلفي از جمله شتاب گرانشي مخزن، هندسه مخزن، نوع تحريك و مقدار آن، خواص ويسكوز سيال، ارتفاع و نوع سيال و غيره بستگي دارد و بر اثر دمپينگ سيال با ديواره يا پره‌ها كاهش مي‌يابد. بنابراين در اين پايان نامه از سه نوع پره در تانكرهاي مدور به منظور كنترل تلاطم عرضي در آن‌ها از نوسانات شديد و در نتيجه واژگوني خودرو استفاده شده است. سپس با استفاده از روش نگاشت توابع پتانسيل براي هر حالت به‌دست آمده و مدل مكانيكي معادل براي مخزن محاسبه شده است. فركانس‌ها براي پرشدگي‌هاي 2/0، 1 و 6/1 و نسبت طول پره‌هاي 01/0، 5/0 و 99/0 در هر نوع پرهبدست آمده و نمودار نيرو، جرم‌هاي مودال، ضريب بي‌بعد گشتاور و ارتفاع سطح آزاد سيال رسم شده است. در نهايت براي پره افقياز 3 بهينه‌سازي چندهدفي NSGAII به منظور كاهش گشتاور واژگونش، طول پره(منجر به كاهش جرم كل تانكر مي‌شود) و مركز ثقل(پايداري بيشتر) استفاده شده و عملگرهاي مؤثر در دقت و سرعت همگرايي بهينه‌سازي چند هدفي الگوريتم ژنتيك از جمله نرخ جهش 7 درصد و حداقل جمعيت 20و تكرار 100 به عنوان مناسب¬ترين مقادير اين عملگرها انتخاب مي‌شوند. به كمك معيار TOPSIS مي‌توان از بين نقاط غيربرتر در هر مورد نقطه بهينه را تعيين كرد.نتايج اين بهينه‌سازي نشان مي‌دهد در پرشدگي 50٪ و نسبت طول پره‌ي 01/0 مي‌توان به طول پره كمتر(وزن كمتر) برابر با 00998/0 متر، مركز ثقل پايين‌تر(پايداري بيشتر) كه مقدار آن برابر 5854/0متر و گشتاور واژگوني كمتري به مقدار 6455/4180 نيوتن-متر دست يافت.در اين بهينه‌سازي همچنين مي‌توان از ميان نقاط غير برتر به كمك معيار RMSD طول پره‌اي را پيدا كرد كه در همه پرشدگي‌هاي بيشتر از %50 گشتاور را كاهش دهد. طول پره محاسبه شده توسط اين معيار برابر با 26/0 متر بدست مي‌آيد. واژه‌هاي كليدي:پره،تلاطم، تانكرهاي حمل سوخت، بهينه‌سازي