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相似文献
 共查询到16条相似文献,搜索用时 156 毫秒
1.
对于小幅晃动的充液飞行器流固耦合问题,可以采用等效力学模型来描述液体晃动.然而在研究液体对刚体的影响上,暂未有人从频域的角度进行建模.本文在已知液体各阶模态等效力学模型的基础上,利用虚功率原理和线性小扰动原理给出充液飞行器纵向模态舵偏角到姿态传函,并根据主导极点概念将充液飞行器高阶系统近似为二阶系统典型传递函数,以携带横放圆柱贮箱飞行器为例,分析了不同充液比和贮箱尺寸对典型传函系数的影响.结果表明,液体质量和转动惯量主要影响飞行器传递系数、时间常数,使得飞行器机动性和纵向模态自然频率降低;而液体晃动主要影响典型传函中相对阻尼系数,使得飞行器纵向相对稳定性降低.  相似文献   

2.
圆柱形贮箱液晃系统稳定性边界分析   总被引:1,自引:1,他引:0  
本文研究了纵向激励下液晃系统的稳定性边界.首先利用等效摆模型获得纵向激励下液体晃动的等效动力学Mathieu方程,然后利用摄动法得到随阻尼、储液高度及贮箱直径变化时的液晃系统的稳定区域.结果表明,液体晃动阻尼、储液量及贮箱尺寸对晃动稳定性具有显著影响.  相似文献   

3.
本文考虑刚-液耦合效应,基于SPH方法建立充液刚体动力学模型,该动力学模型不仅适用于微幅晃动问题,还适用于大幅晃动问题.首先建立了非惯性系下液体晃动的方程,其中,边界条件采用镜像虚粒子法.通过计算各流体粒子的绝对加速度,得到粒子惯性力对刚体质心的主矢和主矩,用达朗贝尔原理计算得到向质心简化的晃动力和晃动力偶矩,并引入刚体的约束方程,建立了考虑刚-液耦合的充液刚体的动力学方程.首先对给定周期性运动的充液刚体的液面振荡进行数值仿真,验证了建模方法的有效性;然后通过对受周期性激励力作用的充液刚体的运动和液面振荡进行数值仿真,分析了不同参数下系统的刚-液耦合特性.  相似文献   

4.
分析了液体非线性晃动时充液箱位置对带弹性帆板充液航天器刚-液-弹之间耦合特性的影响.假设耦合系统绕系统质心做俯仰运动,首先采用已推导的刚-液-弹耦合系统俯仰运动非线性动力学方程组,得到系统固有频率,给出固有频率简单近似解析表达式,分析充液箱位置对系统各阶固有频率的影响.随后应用多尺度法对耦合系统液体一阶主共振进行解析分析,发现充液箱位置是决定幅频曲线软、硬特性转换点的重要参数.给定外激励力矩时,不同充液箱位置稳态解对应多解现象,并随着激励频率改变,稳态解幅值随充液箱位置的变化曲线发生分岔.  相似文献   

5.
针对我国某一型号大型卫星液体燃料Cassini贮箱(腰为圆柱,两底为半球),应用有限元方法研究了微重环境下液体的小幅晃动问题和横向受迫晃动问题,采用Galerkin方法得到了系统的有限元离散方程;得到了晃动固有频率和等效力学模型参数.针对周期脉冲激励,推导了液体作用于贮箱壁的晃动力和晃动力矩计算公式并给出了数值计算结果和分析结论.  相似文献   

6.
针对旋转椭球形贮箱内液体小幅晃动,建立了原点位于与箱于箱内静液面接触线处相切的圆锥的顶点的球坐标系,用高斯超几何级数解析表达速度势和波高的模态函数,通过伽辽金方法把变分方程转变为一个标准的特征值问题形式的频率方程,求解了不同尺寸比例的椭球形贮箱在不同的充液比和不同的Bond 数情况下液体小幅晃动的基频,把所求结果和已有...  相似文献   

7.
液体晃动会对飞行器动力学和控制系统造成影响,为了降低液体晃动带来的负面影响,本文从被动控制角度出发,对常见的Cassini贮箱提出几种防晃设计方案,并探索不同因素对贮箱防晃性能的影响.通过Flow3d商业流体软件对比分析环形挡板贮箱、扇叶挡板贮箱、环形浮板贮箱的性能后,给出了一种挡浮板复合结构贮箱,并通过对比验证了这种思路的可行性.  相似文献   

8.
为研究非满载充液罐车紧急制动过程中液体晃动剧烈程度,采用有限单元法对液罐车减速过程中液体晃动进行模拟.分析了相同充液比下全防波板的数量差异、相同表面积的部分防波板安装位置对液体冲击力的影响,同时,将液体压力作为负载加载到防波板上研究防波板应力变化.仿真结果得出:纵向布置的全防波板随数量的增加,可以明显降低减速过程中液体对前封头的冲击力;与相同表面积的下端防波板相比,上端防波板对降低冲击力的影响较小;将液体晃动得到的压力作为防波板载荷输入,应力最大值出现在第二块防波板处.  相似文献   

9.
微重力环境下刚液耦合系统液体晃动混沌现象研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
微重力下,柱形贮箱内液体晃动的速度势模态和表面位移模态难以解析表达,为揭示液-刚耦合运动的非线性特性,不失一般性地用常重力下液体晃动的速度势模态和表面位移模态近似表示微重力下液体晃动的速度势模态和表面位移模态.用泰勒级数展开法分析了微重力下柱形贮箱内的液体晃动,运用Lagrange方法导出了微重力下贮箱内液体与结构耦合系统的无量纲动力学方程组,并用Matlab软件对该方程组进行数值计算,发现当系统稳定时,面内、外模态分别具有同类的稳态动力学行为,包括静止、周期运动、准周期运动和混沌运动;在不同的外激励参数下,面内、外模态的稳态动力学行为发生变化.  相似文献   

10.
基于光滑粒子流体动力学( SPH)方法对无阻尼板和装有阻尼板的矩形储箱在加速度激励作用下,储箱内液体的晃动与冲击进行了三维数值模拟,将测试点的计算压力及液体晃动模拟与试验进行了对比,吻合较好.从而验证了SPH方法在求解具有强非线性液体大幅晃动问题方面的准确性和优越性.分析表明:阻尼板的安装对液体的晃动特性具有显著的影响...  相似文献   

11.
针对浮式液化天然气(Floating Liquefied Natural Gas,FLNG)船大型储舱内的液体晃荡问题,分别以薄膜型储舱的1∶20模型及原型为研究对象,采用CFD仿真方法分析百年一遇生存海况下液舱内晃荡载荷的基本规律和危险工况.结果表明:在真实海况下,现有FLNG储舱设计中的晃荡冲击载荷主要来源于船体纵向运动,可能出现的最大冲击载荷约为0.4 MPa,主要发生在纵舱壁与横向隔水舱的拐角位置,危险载液率为20%~30%及90%.  相似文献   

12.
In order to investigate the effects of an elastically-linked moving body on liquid sloshing inside a tank, an analytical formulation and a numerical approach were proposed to assess hydrodynamic loads in a partially filled rectangular tank with a body connected to the tank by springs. The analytical approach was developed based on the potential theory to calculate fluid velocity field, and the dynamics of the liquid sloshing coupled to the moving body are described as a mechanical system with two degrees of freedom. The coupling between the fluid and the moving body is given by a damping force calculated based on the body geometry and the fluid velocity field. The proposed numerical approach is based on the Moving Particle Semi-implicit (MPS) method, which is a Lagrangian particle-based method and very effective to model nonlinear hydrodynamics due to fluid–structure interaction. In the numerical approach, the rigid body is modeled as a cluster of particles and the motions are calculated considering its mass, moment of inertia, hydrodynamic loads and springs restoring forces. The elastic link between the body and tank is modeled by applying Hooke’s law. Simple cases of floating body motion were used to validate the numerical method. Finally, analytical and numerical results were compared. Despite its simplicity, the analytical approach proposed in the present work is an efficient approach to provide qualitative understanding and a first estimate of the moving body effects on the sloshing inside the tank. On the other hand, the numerical approach can provide more detailed information about the coupling phenomena, and it is an effective mean for the assessment of the reduction of the sloshing loads due to the moving body with elastic link. Finally, the effectiveness of the concept as a sloshing suppressing device is also investigated.  相似文献   

13.
In the simulation of the dynamic load excited by sloshing in a partially filled tank, appropriate boundary conditions need imposing to calculate the impact pressure. Traditionally, a thin artificial buffer zone is adopted near the tank ceiling and a linear combination of free surface dynamic and rigid wall boundary conditions are imposed inside the buffer zone. This investigation demonstrates that no special treatment is needed to describe the free surface, because a two-fluid approach based on a level set method is used to solve the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations in both water and air regions and the interface is treated as a variation of the fluid properties. All the boundary conditions adopted are those usually accepted in solutions of Navier-Stokes or Euler equations. Sloshing in a rectangular tank excited by a horizontal harmonic motion is assessed numerically at different filling levels and excitation frequencies. The dependency of numerical solution on grid resolution, time step size and the interface thickness are investigated. Further, numerical tests are conducted for a rectangular tank with both 45° and 60° chamfered ceiling corners subject to a harmonic rolling motion. The comparison of computed results with experimental data show the developed numerical method is capable of the simulation of dynamic pressure loads exerted on the tank walls and ceiling excited by fluid sloshing.  相似文献   

14.
针对俯仰运动贮箱中液体的晃动用变分原理建立了一类新的Lagrange函数,以此为基础可以解析方式来研究俯仰运动贮箱中液体的非线性晃动.首先将速度势函数Φ在自由液面处作波高函数叩的Taylor级数展开,从而导出自由液面运动学和动力学边界条件非线性方程组;然后用谐波平衡法(HBM)假设其解为各次主导谐波叠加的形式,并代入方程组中得到含有未知系数相应多个代数方程式;最后用Broyden法对代数方程组求解.以无挡板开口二维、刚性矩形贮箱为例,研究了液体的大幅晃动,就液体晃动的幅值而言,在一定激励频率范围内,理论计算值与试验结果吻合较好,同时液面波高出现明显的零点漂移现象.  相似文献   

15.
基于拉格朗日描述的柔性多体系统动力学理论,采用绝对节点坐标有限元方法描述液体大变形运动,开展铁路液罐车内液体晃动模拟研究.本方法能够模拟液体自由表面的连续性变化,并适用于研究具有复杂外形容器的内部液体晃动问题.基于流体力学牛顿体基础理论,推导液体粘性方程和满足体积不可压缩的条件方程;采用基于绝对节点坐标方法描述的实体单元进行液体网格划分;采用罚函数方法描述液体与罐体之间的接触关系,组建液体-罐体耦合多体系统动力学方程.仿真计算液罐车内液体的横向和纵向晃动行为,发现液体自由表面形状呈非线性变化,不同断面处的高度和形状不同.  相似文献   

16.
龙飞  杨天祥  万强  周志鹏 《测控技术》2020,39(4):108-112
为了增加重载飞艇的载重能力,在满足结构强度要求下飞艇上的贮水水箱需要采用薄壁结构、轻质材料等方法来减轻重量。水箱在空中受到风载荷或其他载荷的作用,会导致水箱中的液体发生晃动,水箱在液体晃动和外部载荷共同作用下,可能会遭到破坏。考虑流固耦合作用对水箱结构的影响,分别从液体小幅晃动和大幅晃动两种情况对水箱动力响应进行研究。对于大幅晃动的情况,以试验所得风载荷加速度函数作为激励,利用计算流体动力学(CFD)方法进行仿真分析。分析结果表明,小幅晃动条件下,即使水箱发生共振,其结构也不会遭到破坏;大幅晃动条件下,1.3 mm以下壁厚钢材料水箱和2.1 mm以下壁厚铝合金材料水箱结构会遭到破坏。该分析结果可为水箱部分设计参数的确定提供参考依据。  相似文献   

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