密封和内阻尼对火箭发动机液氢涡轮泵转子系统动力稳定性的影响

考虑内阻尼的Timoshenko梁一轴有限元离散化转轴,用Muszynska密封力模型描述非线性密封流体激振力,建立实际火箭发动机液氢涡轮泵转子系统的非线性有限元模型。结合已有试验数据,结合打靶法和Floquet 理论研究该系统在刚性支承和柔性支承两种工况下密封和内阻尼对系统稳定性的影响。分析轴承阻尼、轴向雷诺数以及密封各参数在两种支承下对系统临界失稳角速度的影响。     

不确定性转子系统的随机有限元建模及响应分析

随机特性和随机载荷会引起转子系统动力响应的不确定性,是转子动力学分析中的重要影响因素.本文基于Timosheke梁理论,把转轴的材料和几何随机特性表示为一维随机场函数,推导出随机转轴有限元列式,建立转子系统随机动力学模型,并给出随机载荷作用下随机转子系统动力响应统计量的分析方法.分别对线性和非线性涡轮泵转子系统进行了随机动力响应分析,并同Monte Carlo仿真结果进行对比,结果表明所建立的随机有限元动力学模型和给出的随机响应分析方法是合理可行的,可以有效应用于实际转子系统随机动力学分析和设计中.     

输流管道耦合动力特性分析

管道中流体和弹性体之间的相互作用是引起管道振动的主要原因,这种流固耦合作用对管道动力特性有直接影响。通过实验和数值分析研究输流管道在流固耦合作用下的振动模态、幅频响应等动力特性的变化规律。根据流体三维波动方程和管道动力学方程之间的耦合关系建立空间输流管道系统的直接流固耦合动力有限元模型,进行管道系统有无流体两种工况下的模态实验。通过和实验结果的对比,验证了输流管道耦合动力学模型的合理性和流体对管道模态的影响,研究了不同频率下流固耦合特性对管道幅频响应的影响及作用机理。发现水介质流体显著降低了管道固有频率,但是在不同频率下流体对管道幅频响应的作用效果并不相同。     

孔板压降的内角影响机理分析及计算公式改进

针对现有的孔板压降计算公式不能定量表达孔板内角的影响的问题,建立孔板-管路系统的CFD仿真模型并对孔板压降进行计算分析,通过与已有试验数据对比,验证了所建立仿真模型的合理性并证实了孔板内角对压降有显著影响。在大量CFD数值仿真计算结果的基础上,阐述了孔板内角对其压降的影响机理,讨论了孔板内角、孔径比、孔板厚度与孔板压降相互影响的内在规律,提出了包含内角影响的新的孔板压降计算公式。对比分析表明本文所提出的改进计算公式与CFD仿真数据、文献试验结果吻合良好,误差基本在5%以下,在-45°～45°范围内,随着孔板内角值的增大,压降先减小后增大,最后趋于不变,存在压降最小值。     

声振耦合对薄壁圆柱结构动力特性的影响

声振耦合是航空航天飞行器在运行过程中备受关注的问题.针对具有代表性的薄壁圆柱结构,建立声场-结构直接耦合的三维动力学模型,其中结构和声场分别采用实体有限元和三维声单元剖分,并且采用无限元模拟自由声场边界.通过理论和数值分析研究声场中薄壁圆柱结构的模态、幅频响应、相频响应等振动特性的变化规律,讨论声振动对结构动力特性的影响及机理.研究发现声场在大多数情况下降低了结构的固有频率,在低频段声振动相当于给结构增加了附加质量,但是在高频段,声振动和结构阻尼的影响比较相似.随着声场流体密度增大,结构的大多数固有频率值明显减小,结构响应幅值在低频段增大,在高频段减小.声速对声场模态有显著影响,但是对结构模态频率的影响不大.