闵 朗，钟若瑛，彭远卓，刘 勇

（南昌航空大学 飞行器工程学院，江西 南昌330063）

引言

贮箱内的液体晃动一般是液体自由表面受到外加扰动或激励所形成的波动。

早期对液体晃动问题的研究大多将液体简化成单摆或者弹簧-脉冲质量系统。这种简化模型在小幅晃动时是有效的，但在贮箱大幅晃动时，非线性效应会十分强烈，线性理论很难准确地计算出自由液面的位置。对于液体大幅晃动问题，国内外已有许多机构和学者提出了多种研究方法，包括SPH 法[1-6]、ALE 法[7-11]以及VOF 法[12-17]等等。杨瑞[18]采用ALE 法模拟了机翼油箱在多种转动工况下以及某一真实飞行工况下的油液晃动特性，探究了油箱属性，充液率等对油液晃动的影响。刘富[19]依据某型飞机副油箱的晃振实验，采用SPH 法计算了油箱在俯仰运动下的油液晃动特性，推导出燃油晃动重心变化规律，得出燃油重心的时间历程曲线。Hv[20]等采用VOF 法模拟了飞机副油箱的燃油晃动，计算出油箱晃动过程中作用于油箱壁面的动压力。

流体体积法VOF （Volume of Fluid） 是Hirt 和Nichols[21]所推导出，可以快速地追踪液体的自由液面，既能模拟液面的连续性边界，也能很好地模拟复杂的流体运动。本文将以某型飞机金属油箱为研究对象，采用VOF 方法，对不同隔板数量及隔板面积的油箱减晃效果进行仿真分析。

1 VOF 数值方法

1.1 VOF 法基本原理

VOF 方法通常用于计算多相流问题，通过研究流体网格单元和总网格的体积比函数F 来预测自由液面及流体的变化。VOF 方法通过确定流体区域间接定义自由界面，由Euler 差分网格中各个单元内，流体体积所占单元体积的比值函数的变化梯度来确定边界法向，再根据比值和边界法向设置边界条件。……