تحلیل اندرکنش هم زمان تلاطم گذرا سیال و دینامیک واگن ریلی مخزن دار با استفاده از مدل عددی کوپل شده CFD-MBD

در این مقاله مدل عددی کوپل شده CFD-MBD برای ارزیابی دقیق رفتار واگن ریلی مخزن دار حامل سیال معرفی شده است. پاسخ ارتعاشاتی واگن براساس مدل دینامیکی چندجرمی (MBD) سه بعدی شامل اجزای بدنه، دو بوژی و چهار مجموعه چرخ و محور با 19درجه آزادی به روش رانگ کوتا مرتبه چهار به دست آمده است. مدل تلاطم گذرا سیال داخل مخزن با استفاده از روش دینامیک سیال محاسباتی (CFD) ترکیب شده با تکنیک حجم سیال (VOF) به منظور حل معادلات ناویر- استوکس و ردیابی سطح آزاد سیال آنالیزشده است. راستی آزمایی نتایج عددی با استفاده از داده های آزمایشگاهی انجام شده است. سپس با توسعه فرآیند عددی کوپل کردن مدل های CFD و MBD، اندرکنش هم زمان تلاطم گذرا سیال و دینامیک واگن در نظر گرفته شده است. با مطالعه پارامتری روی حجم پرشوندگی، شکل سطح مقطع مخزن و لزجت سیال مشخصه های دینامیکی واگن مخزن دار نیمه پر در شرایط ترمزگیری استخراج شده است. نتایج نشان می دهد افزایش حجم پرشوندگی، دامنه نوسان مرکز مختصات گرانش سیال را کاهش می دهد. کمترین دامنه تلاطم سیال در حجم پرشوندگی های مختلف مربوط به سطح مقطع بیضی اصلاح شده است. لزجت سیال تاثیر ناچیزی بر نیروی تلاطم طولی و مسافت توقف واگن مخزن دار نیمه پر دارد.