油箱
關注創建者：兵荒馬亂 創建時間：2021-02-15
油箱的視頻教程
基于hypermesh的【整車模型搭建9】——油箱（附k文件）
系列課程鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c11561 課程介紹： 油箱模型分成油箱外殼、油箱支架、加油管和加油口等部分，模型并不復雜。 在模型的搭建中，關鍵在于如何給油箱配重。 油箱外殼用殼單元模擬，汽油的質量則需要配重來實現。整車模型中需要配重 的部分并不多，主要是發動機和油箱。
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油箱的實例教程
Bell 的工程師被要求重新考慮和優化直升機的一個子系統，這個系統將氮氣注入到直升機的油箱中，以取代氧氣作為燃料的消耗。這樣即便油箱被導彈擊中，也不會有爆炸的危險。假設直升機處于敵人的火力之下，需要盡可能快的駛離現場，所以注入的氮氣必須迅速填充滿油箱。
在直升機起飛駛離現場之前，飛行員必須等待多長時間？什么時候他或她完全有信心油箱中的氣體不會危及飛機的安全？這是一個時間問題，更是一個爭分奪秒的問題。
通常，這類問題可以通過實際的物理測試得到答案。但測試方法昂貴，并且耗時很長。 Bell 公司自身的特點會使測試的費用成倍增加，主要是因為直升機的通風系統是由歐洲的分包商負責，其它涉及的公司員工必須攜帶昂貴的設備到歐洲進行相關的測試工作。
Bell 工程師使用 FloEFD 軟件劃分網格
2.解決方案
負責進行評估工作的工程師選擇FloEFD 對直升機油箱內部的氣體流動特性進行分析。她參考了 Bell 評估的詳細工作步驟和實際的油箱形狀。她從 Bell 整合產品團隊處獲得了初始條件，并且將其作為實體模型的邊界條件。在 FloEFD 完成網格劃分之后（圖17），她對油箱進行了詳細了分析，以獲得油箱分析的網格獨立解。油箱外部的溫度對于油箱的狀況有非常重要地影響。劃分的網格必須能夠精確的捕捉到流體流動方面的細小特征。
在網格劃分和定義完成之后，工程師對模型進行求解并且生成后處理可視化圖片（圖18）。FloEFD 也可以生成一個氧氣濃度隨時間變化的圖表。
圖18通過FloEFD生成了直升機油箱內氣體流動的跡線
3.結果描述
由仿真結果得到的氧氣濃度等值面圖表明油箱的某些區域沒有足夠的氣體進口。相應的這個潛在的設計風險被以比實驗測試低很多的代價進行證實和解決。其中的一個解決方案就是增加一個輔助的氣體再分配噴嘴。
展開 油箱設計：
一、 油箱在液壓系統中的主要功能
1 ．儲存系統工作循環所需要的油量
油箱的容積必須能夠儲存停機時由重力而返回油箱的油液。并且要求油箱中的油液本身是達到一定清潔度等級的油液。并以這樣清潔的油液提供給液壓泵和整個系統的工作回路。（油箱的容積設計）
2 ．散發系統工作過程中產生的一部分熱量
液壓系統中的容積損失和機械損失導致油液溫度升高。油液從系統中帶回來的熱量有很大一部分靠油箱壁散發到周圍空氣中。這就要求油箱有足夠大的尺寸，盡量設置在通風良好的位置上，必要時油箱外壁要設置翹片來增加散熱能力。（油箱的溫度控制設計）
3 ．促進油液中的空氣分離及消除泡沫
液壓系統低壓區壓力低于飽和蒸汽壓、吸油管漏氣或液位過低時由旋渦作用引起泵吸入空氣、回油的攪動作用等都是形成氣泡的原因。油液泡沫會導致噪聲和損壞液壓裝置，尤其在液壓泵中會引起氣蝕。未溶解的空氣可在油箱中逸出，因此希望有盡可能大的油液面積，并應使油液在油箱里逗留較長的時間。（油箱的結構設計 ）
4. 沉淀雜質
未被過濾器捕獲的細小污染物，如磨損屑或油液老化生成物，可以沉落到油箱底部并在清洗油箱時加以清除。
5. 分離水份
由于溫度變化，空氣中的水蒸氣在油箱內壁上凝結成水滴而落入油液中，其中只有很少數量溶解在油液里。未溶解的水會使油液乳化變質。油箱提供油水分離的機會，使這些游離水聚積在油箱中的最低點，以備清除 。
安裝元件：
在中小型設備的液壓系統中，往往把液壓泵組和一些閥或整個液壓控制裝置直接安裝在油箱頂蓋上。油箱必須制造的足夠牢固以支撐這些元件。一個牢固的油箱還在降低噪聲方面發揮作用。
二、油箱的種類：
1. 開式油箱，通大氣，用于開系統；
2. 預壓油箱。
三、油箱的種類：
整體式油箱：是指在液壓系統或機器的構件體內形成的油箱。
展開 早期的汽車油箱均采用了金屬材質，但現在越來越多的汽車開始使用樹脂（工程塑料）材料。汽車油箱工程塑料化，這是什么原因呢？不少人認為，金屬油箱撞擊產生火花很容易引燃汽油導致爆炸，存在極大的安全隱患。而樹脂油箱因其具有安全優勢，被越來越多地應用到汽車上。
金屬油箱真的很不安全嗎？下面我們來看幾組PK資料。
一、應用PK
工程塑料油箱：廣汽本田雅閣2.4L、尼桑頤達1.6L、長安福特翼虎汽車2.0T、東風雪鐵龍塞納汽車2.0L、2010年款東風本田CRV汽車2.4L、長城H5汽車2.0T、一汽奔騰B70汽車2.0L、華晨寶馬520Li、汽豐田漢蘭達3.5L等以上車型油箱不能吸附強性磁鐵，油箱材質為樹脂。
金屬油箱：1995年老款奔馳S500汽車5.0L、廣汽豐田銳志汽車2.5L、一汽豐田RAV4汽車2.0L，這三款車型油箱可以吸附強性磁鐵，油箱材質為鐵質金屬。
二、碰撞PK
工程塑料油箱：熔點一般在100攝氏度以上，碰撞過程中不會產生火花。
金屬油箱：熔點在1000攝氏度以上，比樹脂油箱更優秀。碰撞時較容易產生火花，但目前所有金屬材質油箱均在表面附加一層阻燃材料，起到防摩擦、防燃燒作用。同時在油箱不漏油情況下，摩擦產生火星是不會有特別嚴重危害的。而且由于家用汽車油箱一般位于后軸底盤附近，正常情況下很難發生碰撞，只有底盤托底的情況下才會磕碰。
三、爆炸PK
工程塑料油箱：車輛發生火災延伸到油箱處后，溫度升高，油箱會迅速融化，燃油外泄并迅速燃燒，并不會發生爆炸。
金屬油箱：在油箱里面汽油達到著火點之前，油箱與輸油管道之間的連接處材質已經融化脫落，油箱里面的汽油也會迅速外泄，基本不會發生爆炸，而金屬油箱發生爆炸最大可能來源于外部火源迅速進入到油箱內部，引燃汽油，迅速產生大量氣體導致壓強增大而爆炸，這與油箱的材質無關。
展開 01
液壓油箱的外形尺寸設計
液壓油箱的有效面積確定后，需設計液壓油箱的外形尺寸，一般設計尺寸比（長：寬：高）為1：1：1~1：2：3。但有時為了提高冷卻效率，在安裝位置不受限制時，可將液壓油箱的容量予以增大。
液壓油箱的結構設計
一般的開式油箱是用鋼板焊接而成的，大型的油箱則是用型鋼作為骨架的，再在外表焊接鋼板。油箱的形狀一般是正方形或長方形，為了便于清洗油箱內壁及箱內濾油器，油箱蓋板一般都是可拆裝的。設計油箱時應考慮的幾點要求：
1. 壁板：壁板厚度一般是3~4mm；容量大的油箱一般取4~6mm，有些工程機械可能會取到8mm。對于大容量的油箱，為了清洗方便，也可以在油箱側壁開較大的窗口，并用側蓋板緊密封閉。
2. 底板與底腳：底板應比側板稍厚一些，底板應有適當傾斜以便排凈存油和清洗，液壓油箱底部應做成傾斜式箱底，并將放油塞安放在最低處。油箱的底部應裝設底腳，底腳高度一般為150~200mm，以利于通風散熱及排出箱內油液。一般采用型鋼來加工底腳。
02
液壓油箱構造
這是一般液壓油箱的構造根據具體設計和生產的需要來確定。
3. 頂板：頂板上如果安裝泵、電機的情況下，元件和部件的安裝面應該經過機械加工，以保證安裝精度，同時為了減少機加工工作量，安裝面應該用形狀和尺寸適當的厚鋼板焊接。
4.
展開 柴油機油箱是儲放燃料油的裝置 ，柴油機油箱的生產材質主要分為兩種:金屬油箱和塑料油箱。其中金屬油箱又以鐵質材料為主,柴油機 油箱又分為很多種型號，任何一種油箱最重要的就是保證質量穩定不滲油，因此油箱焊接也是非常重要的，絕大多數油箱的生產是通過沖壓拉伸然后焊接來完成的。一般的油箱都是兩到三個獨立的分件通過鉚接焊接做成一個成品。
首先油箱第一序為沖裁，把原料沖裁成規定尺寸的方板或是長方板，這一工序可以通過滾剪分條然后自動沖床下料生產。第二序就是最關鍵的成型，一般來說油箱成型都是拉伸工藝，所以這一工序非常重要，模具設計的穩當性，同時保證機床的穩定性，成型工序需在液壓機上完成，成型完成后第二序是切邊，這一工序根據不同油箱型號來確定沖床還是液壓機，切邊的目的不但是為了整齊美觀，重要的還是為焊接提供保證。油箱口的沖孔翻孔一般都是沖床完成。
將分件全部加工完之后下一工序就是焊接，首先焊接需要環焊機，上下分件在固定的工裝卡在一起時焊槍開始工作，焊接電流是至關重要，電流太大容易焊裂，電流太小焊接不牢，并且電流也不是一成不變的，因為焊機工作時間久了，溫度升高，即使降溫設備正常運用，電流也得做適當調節，這些都是在生產過程中操作工自己總結經驗。焊接完成后每個油箱都得做試驗，做試驗的方法是一個大氣壓，在保證不漏氣的情況下才能進行噴涂，包裝，發貨。
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介質的清潔度監控
除了物理顆粒，水分和化學雜質也是大敵，定期進行油液或氣體介質的取樣分析，監測含水量、酸值及顆粒度分布，若發現介質乳化或變質，應立即更換，并清洗油箱或氣源處理單元。
二、運行中的實時監測：聽、看、測
在日常運行中，操作人員應養成“望聞問切”的習慣，通過簡單的觀察提前發現隱患。
比如長期不更換油液、換油時未徹底清洗系統、油箱密封不嚴導致水分混入等，都會破壞油液穩定性，引發發黑變質。杉山潤滑油不僅提供高品質液壓油，還為客戶提供油品檢測、現場用油指導等標準服務，可協助客戶建立科學的換油和維護方案，及時發現并解決潛在問題。 當液壓油出現發黑情況時，需及時排查原因并處理。
加工過程中需保持切削液循環系統暢通，定期清理油箱內的金屬碎屑、油污等雜質，防止堵塞管路或滋生細菌。夏季高溫環境下，需特別注意抑菌防腐，可通過控制 pH 值、添加專用抑菌劑等方式，避免切削液發臭、變黃。同時要確保切削液噴射到位，使油液充分覆蓋刀具與工件接觸區域，既能發揮冷卻潤滑作用，又能及時帶走切屑，減少二次磨損。 定期維護與監測是延長切削液使用壽命的關鍵。
齒輪油在循環流動過程中，能快速吸收齒面摩擦產生的熱量，并通過油箱、冷卻系統將熱量導出，維持齒輪傳動系統在適宜的工作溫度范圍內運行，保障設備穩定性，防止因過熱導致的性能衰減或故障。 密封防護能力同樣不可或缺。
充電時間：電池充電所需時間通常在30分鐘到幾個小時之間，具體取決于充電站的充電容量，相比之下，將內燃機汽車油箱加滿油只需幾分鐘時間。
消費者行駛里程焦慮：目前，純電動汽車單次充電的續航里程有限。由于充電站沒有加油站那么普及，而且電池充電時間較長，因此消費者會對駕駛純電動汽車長途旅行感到焦慮。
參考案例-多相流體-VOF：重力驅動流體
參考案例-多相流體-VOF：使用自適應網格化的油箱晃動
· 表面水污染：分析雨天行駛時，側窗、后視鏡上的水流路徑，優化雨刮器和車身設計，保證駕駛員視野清晰。
參考案例-多相流體-液膜：液膜流體
參考案例-多相流體-液膜 - VOF：斜面細流
· 剎車盤濺水冷卻：分析車輪腔體內的流場，評估剎車盤的冷卻效果。
? 應用3、涉水、潤滑等特殊場景仿真
在潤滑油、液體晃動、車輛涉水等特殊工況下，我們也可以提供一整套仿真能力，包括：
油箱晃動仿真：結合結構與流體，考慮結構響應；
涉水分析：仿真輪胎在涉水時形成水墻的過程；
潤滑油甩油分析：用于齒輪箱、發動機等；
液體波動仿真：比如罐車在轉彎或制動時，液體的沖擊壓力。
? 應用3、涉水、潤滑等特殊場景仿真
在潤滑油、液體晃動、車輛涉水等特殊工況下，我們也可以提供一整套仿真能力，包括：
油箱晃動仿真：結合結構與流體，考慮結構響應；
涉水分析：仿真輪胎在涉水時形成水墻的過程；
潤滑油甩油分析：用于齒輪箱、發動機等；
液體波動仿真：比如罐車在轉彎或制動時，液體的沖擊壓力。
在某些結構（例如油箱）其內部包含大量液體，對結構模態會有顯著影響。本文對以簡化油箱案例對比幾種計算方式的不同，1.結構模態（無油液）；2.分布質量等效油液；3，質量點等效油液；4，濕模態模擬油液；這里僅僅進行對比計算，至于準確性或最佳方法，還需要實驗驗證。
個人推薦，如果模型不是特別復雜，應采用方法4模擬油液的計算方法。
此外還可以模擬管路注水、燃油系統油箱晃動等場景。
圖 4.5精細化求解霧化問題
圖 4.6機翼油箱晃動
3.5 交通運輸
以汽車油箱晃動為例，在車輛行駛過程中，油箱內的燃油會因車輛的顛簸、轉彎等運動而產生晃動，這不僅會影響車輛的操控性能和燃油供應系統的正常工作，還可能產生噪聲和振動等問題。
