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摘 要：概述了影响汽车罐车安全运行因素：防波板数量、防波板布置形式，最后对防波板影响汽车罐车安全运行研究进行了展望。
关键词：汽车罐车;防波板;安全稳定性;防波板数量;防波板布置形式
引言
随着我国工业经济的快速发展和科学技术水平的提高，汽车罐车在危险品运输过程中扮演着愈发重要的角色，但汽车罐车侧翻事故时有发生。工程实际中，常采取加装防波板消除罐车侧翻不利影响，防波板防波效果受防波板数量、防波板布置方式等因素影响。本文对防波板防波效果各影响因素进行了评述，并就如何提高防波效果进行了展望，以期为后续开展相关研究提供借鉴。
1 防波板数量N
防波板的设置能有效降低罐体轴线方向受力峰值大小，一般地，设置防波板并不是将罐体受到的冲击力转移到防波板上，而是通过改变罐体内部介质晃动方式，减少罐体轴向受力。在我国，防波板数量的设置与罐体的容积大小紧密相关，设计人员通常参照GB/T19905—2005《液化气体运输车》进行设计。
万里平[1]研究了防波板数量对罐体所受冲击力峰值的影响。研究表明，设置一块防波板即可有效降低罐体所受冲击力峰值大小，且随着防波板数量N的增加，罐体所受冲击力峰值呈缓慢减小趋势，减少幅度不大，但所受峰值应力时间逐渐提前，冲击力出现峰值次数增多。实际上，随着N的增加，防波空间必然减少，一方面提高了液体在狭小空间内晃动次数，另一方面也减小了罐体受到冲击力峰值大小。液罐内充液比与防波板位置不同，防波效果随N的变化趋势不同。王鹤鹤[2]认为，随着防波板数量增加，同一个冲击周期内液体冲击次数会增加，且冲击力衰减速率增大，降低液体冲击频率，当充液比较小时，此时液面往往不能漫住防波板，防波板数量增加反而增大了首次冲击力峰值。尚成文[3]认为，防波板安装位置与充液比不同时，防波板在液体中的深度必然不同，防波效果也会发生变化。
目前，防波板数量对罐车安全性影响主要集中在罐车纵向研究，对罐车转弯过程中横向受力研究较少。赵树恩[4]等人运用VOF方法，研究了防波板数量对液体横向晃动动力学的影响。研究发现，设置纵向防波板能有效降低液体对罐体横向晃动冲击，但设置1块防波板比设置2块防波板能够更好地抑制液体横向晃动，且设置2块防波板使罐体较大压强区域增大，提高了最大压强值，以上说明纵向防波板防波效果并不随N的增大而增大，而这与横向防波板差别巨大。
总的来说，随着防波板数量的增多，防波效果更为良好，但不可忽视的是，防波板越多，罐车的空载质量越大，可装货量减少，从而减少了罐车运行的经济性。在我国，罐车常用的防波板材料为钢材，每块板质量约为几十乃至上百斤，部分罐车采用质量更轻的铝合金，但是在笔者长期检验过程中发现，由于铝合金防波板经常发生撕裂的情况，运用较少，故通过优化罐车防波板数量来增加罐车运行经济性，成为当前亟需解决的问题。
2 防波板布置方式
罐车运行过程中，防波板布置方式决定了液体对防波板冲击的作用点与作用面积，也间接改变着液体流动的变换方向频率。
研究表明，不同充液比下防波板布置方式的防波效果不同[5-6]。丁昌[5]针对防波板在全下布置、全上布置、上下交错、左右交错四种布置形式防波效果进行研究。结果表明，当K值较小时防波板左右交错和全下布置防波效果最好，防波板上下交错和全上布置防波效果差;当K值增大时，防波板左右交错防波效果会变差，不同充液率下，防波板全下布置效果均为良好。高炳军[7]利用FLUENT软件模拟了罐车制动时液体晃动情况。模拟结果显示，防波效果往往取决于防波板能否有效将罐体分割成独立腔室，当K>0.7时，靠顶部安装防波板防波效果好，当K较小时，应将防波板布置在足够靠近底端。王鹤鹤[2]认为，当防波板面积占横断面积较大（46%）时，防波板完全置于罐体顶部，罐内液体晃动频率是其他工况下晃动频率2倍，不但起不到防波的作用，反而加剧了冲击;当防波板面积占横断面积为20%、充液比K为0.5时，防波板置于罐体底部时防波效果最好，这证明液面下防波板的面积大小决定着防波效果。当三块板呈60°交叉布置时，防波效果强于三块板均匀布置，源于该种布置影响了拦截液体冲击的有效面积和液体流动的变换方向频率，降低了液体的冲击强度。
目前，针对防波板布置方式的研究较少，但综合现有研究发现，防波板布置较低时，对罐体轴向受力均会有良好的改善。
3 展望
罐车作为移动式压力容器，运输介质危险，一旦发生事故，就会造成严重的人身与财产安全。在罐车的实际运行过程中，安装防波板能有效减弱罐内液体的晃动，从而起到预防罐车撞击与侧翻的发生。作为研究防波板防波效果的重要手段，运用FLUENT模拟罐内液体的晃动正在得到各国研究人员的重视，但在当前，限于技术手段的阻碍，当前研究防波板防波效果主要集中于数值模拟，而缺乏一定的实验验证，如何开展相关实验的研究工作，应该成为将来研究的重要突破方向。
参考文献
[1]万里平.液化气体运输罐车强度分析与防波板设计[D].北京：北京化工大学，2011.
[2]王鶴鹤.液罐车防波板设置对液体冲击的影响[D].长春：吉林大学，2014.
[3]尚成文.液体运输车内防波板结构与性能分析[D].天津：河北工业大学，2012.
[4]赵树恩，赵灵璧.汽车罐车横向运动液体晃动动力学特性模拟[J].应用数学和力学，2014，35（11）：1259-1270.
[5]丁昌，付延唐，吴学红，等.纵向激励下防波板组合形式对罐箱液体晃动的影响[J].郑州大学学报（工学版），2017，10.13705/j.issn.1671-6833.2017.01.012.
[6]陈志伟.移动式压力容器介质晃动数值模拟及防波板装置研究[D].杭州：浙江大学，2006.
[7]高炳军，尚成文.防波板位置对罐车制动时防波效果的影响[J].河北工业大学学报，2012，41（3）：46-49.
关键词：汽车罐车;防波板;安全稳定性;防波板数量;防波板布置形式
引言
随着我国工业经济的快速发展和科学技术水平的提高，汽车罐车在危险品运输过程中扮演着愈发重要的角色，但汽车罐车侧翻事故时有发生。工程实际中，常采取加装防波板消除罐车侧翻不利影响，防波板防波效果受防波板数量、防波板布置方式等因素影响。本文对防波板防波效果各影响因素进行了评述，并就如何提高防波效果进行了展望，以期为后续开展相关研究提供借鉴。
1 防波板数量N
防波板的设置能有效降低罐体轴线方向受力峰值大小，一般地，设置防波板并不是将罐体受到的冲击力转移到防波板上，而是通过改变罐体内部介质晃动方式，减少罐体轴向受力。在我国，防波板数量的设置与罐体的容积大小紧密相关，设计人员通常参照GB/T19905—2005《液化气体运输车》进行设计。
万里平[1]研究了防波板数量对罐体所受冲击力峰值的影响。研究表明，设置一块防波板即可有效降低罐体所受冲击力峰值大小，且随着防波板数量N的增加，罐体所受冲击力峰值呈缓慢减小趋势，减少幅度不大，但所受峰值应力时间逐渐提前，冲击力出现峰值次数增多。实际上，随着N的增加，防波空间必然减少，一方面提高了液体在狭小空间内晃动次数，另一方面也减小了罐体受到冲击力峰值大小。液罐内充液比与防波板位置不同，防波效果随N的变化趋势不同。王鹤鹤[2]认为，随着防波板数量增加，同一个冲击周期内液体冲击次数会增加，且冲击力衰减速率增大，降低液体冲击频率，当充液比较小时，此时液面往往不能漫住防波板，防波板数量增加反而增大了首次冲击力峰值。尚成文[3]认为，防波板安装位置与充液比不同时，防波板在液体中的深度必然不同，防波效果也会发生变化。
目前，防波板数量对罐车安全性影响主要集中在罐车纵向研究，对罐车转弯过程中横向受力研究较少。赵树恩[4]等人运用VOF方法，研究了防波板数量对液体横向晃动动力学的影响。研究发现，设置纵向防波板能有效降低液体对罐体横向晃动冲击，但设置1块防波板比设置2块防波板能够更好地抑制液体横向晃动，且设置2块防波板使罐体较大压强区域增大，提高了最大压强值，以上说明纵向防波板防波效果并不随N的增大而增大，而这与横向防波板差别巨大。
总的来说，随着防波板数量的增多，防波效果更为良好，但不可忽视的是，防波板越多，罐车的空载质量越大，可装货量减少，从而减少了罐车运行的经济性。在我国，罐车常用的防波板材料为钢材，每块板质量约为几十乃至上百斤，部分罐车采用质量更轻的铝合金，但是在笔者长期检验过程中发现，由于铝合金防波板经常发生撕裂的情况，运用较少，故通过优化罐车防波板数量来增加罐车运行经济性，成为当前亟需解决的问题。
2 防波板布置方式
罐车运行过程中，防波板布置方式决定了液体对防波板冲击的作用点与作用面积，也间接改变着液体流动的变换方向频率。
研究表明，不同充液比下防波板布置方式的防波效果不同[5-6]。丁昌[5]针对防波板在全下布置、全上布置、上下交错、左右交错四种布置形式防波效果进行研究。结果表明，当K值较小时防波板左右交错和全下布置防波效果最好，防波板上下交错和全上布置防波效果差;当K值增大时，防波板左右交错防波效果会变差，不同充液率下，防波板全下布置效果均为良好。高炳军[7]利用FLUENT软件模拟了罐车制动时液体晃动情况。模拟结果显示，防波效果往往取决于防波板能否有效将罐体分割成独立腔室，当K>0.7时，靠顶部安装防波板防波效果好，当K较小时，应将防波板布置在足够靠近底端。王鹤鹤[2]认为，当防波板面积占横断面积较大（46%）时，防波板完全置于罐体顶部，罐内液体晃动频率是其他工况下晃动频率2倍，不但起不到防波的作用，反而加剧了冲击;当防波板面积占横断面积为20%、充液比K为0.5时，防波板置于罐体底部时防波效果最好，这证明液面下防波板的面积大小决定着防波效果。当三块板呈60°交叉布置时，防波效果强于三块板均匀布置，源于该种布置影响了拦截液体冲击的有效面积和液体流动的变换方向频率，降低了液体的冲击强度。
目前，针对防波板布置方式的研究较少，但综合现有研究发现，防波板布置较低时，对罐体轴向受力均会有良好的改善。
3 展望
罐车作为移动式压力容器，运输介质危险，一旦发生事故，就会造成严重的人身与财产安全。在罐车的实际运行过程中，安装防波板能有效减弱罐内液体的晃动，从而起到预防罐车撞击与侧翻的发生。作为研究防波板防波效果的重要手段，运用FLUENT模拟罐内液体的晃动正在得到各国研究人员的重视，但在当前，限于技术手段的阻碍，当前研究防波板防波效果主要集中于数值模拟，而缺乏一定的实验验证，如何开展相关实验的研究工作，应该成为将来研究的重要突破方向。
参考文献
[1]万里平.液化气体运输罐车强度分析与防波板设计[D].北京：北京化工大学，2011.
[2]王鶴鹤.液罐车防波板设置对液体冲击的影响[D].长春：吉林大学，2014.
[3]尚成文.液体运输车内防波板结构与性能分析[D].天津：河北工业大学，2012.
[4]赵树恩，赵灵璧.汽车罐车横向运动液体晃动动力学特性模拟[J].应用数学和力学，2014，35（11）：1259-1270.
[5]丁昌，付延唐，吴学红，等.纵向激励下防波板组合形式对罐箱液体晃动的影响[J].郑州大学学报（工学版），2017，10.13705/j.issn.1671-6833.2017.01.012.
[6]陈志伟.移动式压力容器介质晃动数值模拟及防波板装置研究[D].杭州：浙江大学，2006.
[7]高炳军，尚成文.防波板位置对罐车制动时防波效果的影响[J].河北工业大学学报，2012，41（3）：46-49.