航天器弹性充液贮箱双向流固耦合响应特性数值分析
2021-06-30杨鹏飞
振动与冲击 2021年12期
杨鹏飞, 陈 刚, 薛 杰, 王 珺
(1.西安交通大学 航天航空学院,西安 710049; 2.气动噪声与控制重点实验室,四川 绵阳 621000;3.西安航天动力研究所,西安 710100)
液体晃动问题是指液体自由表面由于受到外加激励而产生的运动,这种问题广泛存在于工程实际应用的各个领域,如航空航天、石油化工等。就航天器贮箱来说,其受力及振动环境复杂,微小的外激励可能会造成内部液体剧烈晃动,引起附加惯性质量分布和流-固耦合刚度改变,严重时会影响结构振动模态。特别是当储液容器结构很薄时,内部液体晃动可能与贮箱弹性模态耦合,产生不可预料和控制的振动,这对航天器的安全性和稳定性产生了极大影响。
目前对液体晃动问题的研究也越来越受到研究者们重视。近几十年来,国内外学者对贮箱液体晃动问题已展开了深入的研究。Biswal等[1]在不同的圆环形阻尼板的尺寸、位置及数量情况下,通过有限元方法研究了液体晃动特性。Cho等[2]同样在有阻尼板作用下采用了有限元方法研究了二维矩形容器的液体晃动特性,探讨了不同阻尼板的尺寸及安装位置对晃动特性的影响。郝亚娟等[3]采用单一拉格朗日法,对理想流体贮箱中矩形隔层板的耦合振动问题进行了研究,探讨了上下层流体的高度、隔层板的几何尺寸、流体密度、流体晃动频率等因素对隔层板动力特性的影响。王琼瑶等[4]针对部分充液罐车转向或制动过程中罐体内液体的晃动问题,研究了防波板的几何参数(开孔的大小、形状及位置等)对液体瞬态晃动时的载荷转移及晃动力的影响。……
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