王佐 吴文军 姜丙超 高超南

摘  要：为解决传统等效力学模型描述贮箱内液体晃动特性时在准确性和完整性等方面存在不足的问题，首先，运用势流理论推导出部分充液圆柱贮箱的动力学状态方程，依据方程中液体晃动速度势函数与晃动波高函数中傅里叶-贝塞尔级数展开系数的正交性条件，将球形贮箱内液体晃动的求解区域向与之外切的圆柱贮箱求解区域内进行扩展，建立用于描述球形贮箱内液体晃动问题的参数化模型;然后，通过CFD数值模拟实验得到球形贮箱受横向简谐激励时小幅晃动情况下的液体晃动力和力矩;最后，利用Matlab灰箱辨识函数对所建立的参数化模型中的待定系数进行准确辨识，实现了球形贮箱内液体横向晃动问题的高精度等效建模。结果表明：所建立的参数化等效力学模型能较准确和完整地描述球形贮箱内的液体晃动固有频率、晃动力和晃动力矩等动力学特性，辨识精度均能达到92%以上，为进一步在线实时辨识与实际工程应用提供参考。

关键词：球形贮箱;液体晃动;参数化模型;CFD数值模拟;灰箱辨识;系统辨识

中图分类号：O353.1         DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2022.03.001

0    引言

液体晃动现象普遍存在于人们的生活与生产中，液体晃动导致的安全和稳定性问题长期影响着各充液系统应用行业技术的发展。对于受外部干扰作用的贮箱內液体晃动产生的动态非平衡晃动力和晃动力矩的研究，在交通运输[1-4]、液体能源储存[5-6]和航空航天[7-13]等工程领域受到学者们的普遍关注。……