ساخت، مدل‌سازی و تحلیل سیالاتی ساندویچ‌پانل کامپوزیتی با هسته‌ی مشبک برای استفاده در ساخت مخازن حامل سوخت

در مقاله حاضر به تحلیل سیالاتی ساندویچ پانل کامپوزیتی با هسته‌ی مشبک برای استفاده در ساخت مخازن کامپوزیتی حامل سوخت پرداخته می‌شود. مخازن حامل سوخت عموماً از مواد غیرکامپوزیتی و سازه‌های یکپارچه ساخته می‌شود که وزن و هزینه تمام شده بالایی دارد. با این‌حال، تحقیق حاضر مخازن کامپوزیتی با ساختار ساندویچی را مورد تحلیل قرار می‌دهد. بدین منظور، ابتدا یک ساندویچ پانل کامپوزیتی تقویت‌شده با الیاف کولار و رزین اپوکسی با استفاده از روش قالب انتقال رزین به کمک خلا  ساخته می‌شود و فوم پلی‌یورتان به آن تزریق می‌گردد. سپس انواع تحلیل‌های سیالاتی در سه قسمت ارائه می‌گردند. در قسمت اول، در آزمایشگاه، مخزن تحت آزمون فشار هیدرواستایکی قرار گرفت و نتایج نشان داد که مخزن می‌تواند فشار داخلی تا حدود 160 بار را تحمل کند. در قسمت دوم، به شبیه‌سازی سیالاتی رفتار فوم پلی‌یورتان و تاثیر آن روی ساندویچ پانل پرداخته شد. بدین منظور فرآیند تغییر فاز فوم از حالت مایع با دمای بالا به حالت جامد با دمای پایین در نرم افزار انسیس شبیه‌سازی گردید و پارامترهایی هم‌چون کسرحجمی فوم، تغییرات دمای فوم، و فشار وارده از سمت فوم به دیواره‌های ساندویچ پانل گزارش شدند. در قسمت سوم، به کمک نرم افزار آباکوس، به تحلیل حرارتی مخزن ساندویچی تحت فشار که در یک محیط با گرادیان دمایی قرار دارد پرداخته می‌شود و اثر فشار داخلی و بیرونی به همراه اثر اختلاف دمای بیرونی روی بدنه سازه مورد بررسی قرار می‌گیرد. درنهایت، نتایج تحلیل‌های انجام شده روی مخازن ساخته شده در این تحقیق نشان می‌دهد که مخازن کامپوزیتی با ساختار ساندویچی علاوه بر وزن کم و استحکام بالا، هزینه ساخت پایین‌تری نسبت به مخازن غیرکامپوزیتی دارد و درنتیجه برای ساخت مخازن حامل سوخت پیشنهاد می‌گردد.

fabrication, modeling and fluid analysis of a composite sandwich panel with a lattice core for use in the construction of fuel tanks

this article analyzes the fluid analysis of composite sandwich panels with a lattice core for use in the construction of composite fuel tanks. fuel tanks are generally made from non-composite materials and monolithic structures, which results in high weight and cost. however, the present study examines composite tanks with a sandwich structure. for this purpose, first, a composite sandwich panel reinforced with kevlar fibers and epoxy resin is made using the vacuum-assisted resin transfer molding method, and polyurethane foam is injected into it. then, three types of fluid analyzes are presented. in the first part, in the laboratory, the tank was subjected to a hydrostatic pressure test and the results showed that the tank can withstand an internal pressure of up to 160 bars. in the second part, fluid simulation of polyurethane foam behavior and its effect on sandwich panel was discussed. for this purpose, the process of foam phase change from liquid state with high temperature to solid state with low temperature was simulated in ansys software and parameters such as foam volume fraction, foam temperature changes, and pressure applied from the foam side to the sandwich panel walls was reported. in the third part, using abaqus software, the thermal analysis of the pressurized sandwich tank located in an environment with a temperature gradient is discussed, and the effect of internal and external pressure along with the effect of external temperature difference on the body of the structure is investigated. ultimately, the results of the analyses conducted on the tanks constructed in this study indicate that composite tanks with a sandwich structure not only have low weight and high strength but also lower construction costs compared to non-composite tanks. therefore, they are recommended for the construction of fuel-carrying tanks.