شبیه‌سازی تلاطم سیال در تانکر حمل سیال و بررسی تعامل سازه و سیال

مخازن به طور گسترده در حمل و نقل انواع مختلف مایعات و گازها، استفاده می‌شوند. برای حفظ ایمنی، این مخازن باید الزامات بار دینامیکی ناشی از تعامل سیال با مخزن را برآورده کنند.

این مخازن، به دلیل ناصافی سطح جاده و یا در هنگام مانورهای تغییر سرعت و توقف‌های ناگهانی، شتاب‌های جانبی و طولی ناگهانی را تحمل می‌کنند. این شتاب‌ها با اعمال بار به وسیله نقلیه سبب ایجاد نیروهای اینرسی شده و توزیع بار تایرها را نامتعادل می‌کنند. در نتیجه، مخزن ممکن است در معرض حوادثی قرار گیرد که باعث نشت مایع از ساختار مخزن شود. هر گونه تلاش برای کاهش میزان آشفتگی جریان، بیشتر به بهینه‌سازی طراحی از نظر اقتصادی و کاهش وزن مخزن، کمک می‌کند.

وجود بفل‌ها در طول مخزن، انرژی تولید شده توسط حرکات سیال را به مقدار قابل توجهی کاهش می‌دهد. در نتیجه، طراحی بفل‌ها گام مهمی در افزایش ایمنی این مخازن محسوب می‌شود.

بسیاری از استانداردها، الزامات مخازن متحرک مختلف و روش‌های طراحی را تعریف می‌کنند. یکی از سخت‌ترین آنها، تعامل بین سیال و ساختار مخزن در طول عملیات مخزن است. استانداردهایی مانند ADR یا EN یک روش ساده برای ارزیابی استحکام ساختار مخزن بر روی بار دینامیکی تعریف می‌کنند. وضعیت مخزن باید بر اثر اعمال شتاب جانبی و طولی به عنوان بار دینامیکی، مورد بررسی قرار گیرد.

در این پروژه، برای ارزیابی وضعیت مخزن در طی اعمال بار دینامیکی، اندرکنش مایع با ساختار مخزن (برهمکنش ساختار سیال) با استفاده از ابزار CFD و FEM بررسی شده است. در محیط ANSYS Fluent، تلاطم سیال با اعمال شتاب طولی و جانبی بررسی شده است سپس از شبیه‌سازی در محیط Structural برای ارزیابی تأثیر حرکت مایع بر ساختار مخزن استفاده شده است.