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弹性膜对部分充液罐车内液体晃动的抑制效果研究

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应用数学和力学 2024年第3期45卷 365-378页

作者：祁文超王琼瑶平凯陈馨儿五邑大学智能制造学部广东江门529020

为了提高液罐车的制动性能和侧倾稳定性极限,建立了流固耦合模型,研究了弹性膜对部分充液罐车内液体晃荡的抑制效果.进行了实验室实验,实验结果验证了数值模型的有效性.验证后的模型被进一步用于研究不同的弹性膜配置对晃荡响应的影响,... 详细信息

为了提高液罐车的制动性能和侧倾稳定性极限,建立了流固耦合模型,研究了弹性膜对部分充液罐车内液体晃荡的抑制效果.进行了实验室实验,实验结果验证了数值模型的有效性.验证后的模型被进一步用于研究不同的弹性膜配置对晃荡响应的影响,如液体载荷传递、晃荡力、俯仰力矩和罐壁压强.研究中考虑了两种不同的储罐配置,即没有任何阻尼装置的储罐和具有各种弹性膜组合的储罐,以进行比较.结果表明,添加弹性膜可以显著限制液体的运动,从而显著降低由晃动引起的俯仰力矩,这将提高罐车的制动性能和侧倾稳定性极限.

关键词：液体晃动弹性膜流固耦合数值模拟 OpenFOAM

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液罐横截面形状对液体晃动影响分析

广西科技大学学报 2024年第1期35卷 34-40页

作者：陈益苞赖玉军厦门海洋职业技术学院航海学院福建厦门361102

在Ansys Fluent软件中建立了不同横截面的液罐二维仿真模型,用准静态模型法和频率验证法来验证仿真模型的有效性。基于Fluent软件,计算出不同充液比下,不同横截面液罐产生的侧向力、侧倾力矩和液体晃动的固有频率。结果表明,基于Fluent... 详细信息

在Ansys Fluent软件中建立了不同横截面的液罐二维仿真模型,用准静态模型法和频率验证法来验证仿真模型的有效性。基于Fluent软件,计算出不同充液比下,不同横截面液罐产生的侧向力、侧倾力矩和液体晃动的固有频率。结果表明,基于Fluent的仿真法计算出的侧向力和侧倾力矩的峰值显著大于准静态值。本文所提出的优化液罐能有效降低液体晃动产生的侧向力和侧倾力矩,并能提高液体晃动的固有频率。

关键词：液罐液体晃动横向稳定性 Fluent

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圆形截面罐体液体晃动的摆锤模型可行性研究

力学与实践 2024年

作者：何烈云刘天兰王冰睿周妍浙江警察学院交通管理工程系杭州航天电子技术有限公司

为研究圆形截面罐体液罐车液体晃动等效摆锤模型的可行性，运用非惯性系下流体Euler方程和均质平面体质心计算公式，构建了液体自由液面倾斜率和质心坐标精确计算模型。得出圆形截面罐体液罐车在横向加速度作用下，液体质心运动轨迹是... 详细信息

为研究圆形截面罐体液罐车液体晃动等效摆锤模型的可行性，运用非惯性系下流体Euler方程和均质平面体质心计算公式，构建了液体自由液面倾斜率和质心坐标精确计算模型。得出圆形截面罐体液罐车在横向加速度作用下，液体质心运动轨迹是以罐体截面中心为圆心的一段圆弧，在此基础上提出了一种以液体质心与罐体中心连线为等效摆长的摆锤模型。采用理论计算与CFD（Computational Fluid Dynamics）仿真技术，分别得到相对应条件下的摆锤振动曲线图像。摆锤振动曲线图像表明，将圆形截面罐体液罐车液体晃动视为摆锤振动具有可行性，可以较好的反映出液体晃动变化规律，方便计算液体晃动时对罐体内壁的反用力。研究结论为开展液罐车横向稳定性提供理论参考。

关键词：液罐车横向稳定性横向加速度液体晃动摆锤模型

液体大幅晃动充液航天器分数阶滑模姿态机动控制

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宇航学报 2024年第7期45卷 1146-1154页

作者：宋晓娟范志文吕书锋岳宝增内蒙古工业大学机械工程学院呼和浩特010051 内蒙古自治区特殊服役智能机器人重点实验室呼和浩特010051 内蒙古工业大学理学院呼和浩特010051 北京理工大学宇航学院北京100081

研究部分充液航天器存在系统参数不确定、外部未知扰动、液体燃料大幅晃动的姿态机动控制问题。首先,将大幅晃动的液体燃料等效为运动脉动球模型,建立刚-液耦合航天器动力学方程;其次,针对充液航天器姿态稳定问题,提出一种具有固定时间... 详细信息

研究部分充液航天器存在系统参数不确定、外部未知扰动、液体燃料大幅晃动的姿态机动控制问题。首先,将大幅晃动的液体燃料等效为运动脉动球模型,建立刚-液耦合航天器动力学方程;其次,针对充液航天器姿态稳定问题,提出一种具有固定时间收敛的分数阶非奇异快速终端滑模算法;同时,设计扰动观测器来估计系统的综合扰动,并且利用径向基函数神经网络来估计液体大幅晃动引起的扰动;设计Lyapunov函数分析并证明系统固定时间稳定性;最后,通过对比的仿真结果验证本文提出控制策略的可行性和有效性。

关键词：充液航天器液体晃动滑模控制扰动观测器神经网络

充液航天器大角度机动下贮箱液体晃动动力学分析

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充液航天器大角度机动下贮箱液体晃动动力学分析

考虑贮箱液体晃动的复杂航天器分离动力学分析

第七届多体系统动力学青年学者学术研讨会

作者：陈易之吕敬王天舒

随着空间任务的复杂化,航天器经常需要执行快速大角度空间机动,建立有效的液体晃动等效力学模型对航天器姿态运动稳定性和姿态控制系统设计具有重要意义。在航天器大角度姿态机动过程中,贮箱内充液区域和液体平衡位置会发生变化,等效模... 详细信息

随着空间任务的复杂化,航天器经常需要执行快速大角度空间机动,建立有效的液体晃动等效力学模型对航天器姿态运动稳定性和姿态控制系统设计具有重要意义。在航天器大角度姿态机动过程中,贮箱内充液区域和液体平衡位置会发生变化,等效模型动力学参数也会随之发生变化,常值参数的等效模型无法适用于大角度姿态机动过程中的晃动动力学分析,需要建立新的变参数模型。针对充液航天器大角度连续机动工况下的贮箱内液体晃动动力学问题,目前现有等效力学模型建模时假设充液区域不变,不适用航天器姿态大角度机动工况下贮箱内液体晃动问题。因此,本研究针对变姿态下贮箱内液体晃动,提出了一种变参数等效力学模型建模策略。航天器姿态变化会导致贮箱内充液区域发生变化,首先获得几个典型姿态下的液体晃动等效摆模型参数,通过分段线性插值获得任意姿态时的有效等效模型参数,分析了充液区域变化过程中晃动模态生灭问题,修正了模型参数切换过程中的状态变量偏差,以保证晃动动力学等效模型的准确性。基于虚功率原理,建立充液航天器固-液耦合系统动力学方程,引入液体晃动变参数等效力学模型,计算大角度机动下航天器的实时晃动力与晃动力矩,最后通过大型商用CFD软件对固-液耦合系统动力学方程理论计算结果进行检验,验证了该模型的适用性。

关键词：充液航天器液体晃动大角度机动

来源： cnki会议评论

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振动与冲击 2022年第13期41卷 294-299,307页

作者：刘汉武张华方贤亮上海宇航系统工程研究所上海201109 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201108

考虑空间微重力环境下贮箱燃料的晃动行为,采用耦合的欧拉-拉格朗日(coupled Eulerian-Lagrangian,CEL)方法,建立了航天器和液体燃料的分离动力学模型,通过航天器分离动力学及流固耦合动力学分析,解决了贮箱燃料液体晃动对航天器分离姿... 详细信息

考虑空间微重力环境下贮箱燃料的晃动行为,采用耦合的欧拉-拉格朗日(coupled Eulerian-Lagrangian,CEL)方法,建立了航天器和液体燃料的分离动力学模型,通过航天器分离动力学及流固耦合动力学分析,解决了贮箱燃料液体晃动对航天器分离姿态的影响问题,给出了液体晃动对航天器产生的干扰力和力矩,对比了考虑液体晃动和假设贮箱液体为刚体得到航天器分离姿态的差异,不同液面高度对航天器分离姿态、干扰力和力矩的影响情况,分析结果为弹簧分离机构的优化设计和分离安全性设计提供参考,同时提高了航天器在轨姿态控制设计的可靠性。

关键词：航天器液体晃动耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)方法流固耦合分离动力学

共底贮箱内液体晃动动力学特性研究及实验验证

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Acta Mechanica Sinica 2023年第12期39卷 115-125页

作者：马伯乐岳宝增刘峰卢煜柳翠翠关晓东 School of Aerospace Engineering Beijing Institute of Technology Beijing China Beijing Institute of Spacecraft System Engineering Beijing China

本文通过数值方法、实验方法和等效力学模型方法研究了共底贮箱内液体晃动的动力学特性.研究结果表明,一阶晃动频率随着充液比的增加而增大.然而,二阶晃动频率随着充液比的增加而减小.通过两个算例来验证改进的移动脉动球模型,其结果与... 详细信息

本文通过数值方法、实验方法和等效力学模型方法研究了共底贮箱内液体晃动的动力学特性.研究结果表明,一阶晃动频率随着充液比的增加而增大.然而,二阶晃动频率随着充液比的增加而减小.通过两个算例来验证改进的移动脉动球模型,其结果与数值和实验结果非常吻合.此外,通过CFD研究了CBH槽内非线性液体晃动的复杂多模态或高阶模态特征,结果表明,在强迫激励下能明显观察到高阶晃动模态.最后,通过实验揭示了共底贮箱内的旋转晃动和对称旋转晃动现象.发现由于激励振幅和激励频率的数值变化,旋转晃动会变得不稳定,并发展为对称旋转晃动.对称旋转晃动将以特定的节奏间歇性地开始,这取决于激励的频率.

关键词：晃动频率液体晃动等效力学模型充液比球模型高阶模态多模态激励频率

考虑药罐液体晃动的高地隙喷雾机底盘悬架优化设计

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农业工程学报 2023年第10期39卷 15-25页

作者：路力权张军昌陈军陈雨胡宸玮曹佳宇西北农林科技大学机械与电子工程学院杨凌712100

针对高地隙喷雾机作业工况复杂,罐内药液晃动及质量时变导致的整车行驶平顺性难以保证的问题,基于液体晃动动力学特性和机械模型等效准则,建立了喷雾机液—固耦合下的底盘非线性垂向动力学模型,应用多目标遗传算法对喷雾机底盘悬架系统... 详细信息

针对高地隙喷雾机作业工况复杂,罐内药液晃动及质量时变导致的整车行驶平顺性难以保证的问题,基于液体晃动动力学特性和机械模型等效准则,建立了喷雾机液—固耦合下的底盘非线性垂向动力学模型,应用多目标遗传算法对喷雾机底盘悬架系统参数进行了优化,得到了不同路面及充液条件下的悬架刚度、阻尼最优参数矩阵。优化结果表明,最优悬架参数下的整车车身垂向加速度、侧倾角速度、俯仰角速度及车轮动载荷较优化前分别降低27.5%、16.4%、25.8%及17.6%。搭建喷雾机整机试验平台,开展两种典型路面工况条件下的喷雾机整车试验。试验结果表明,与初始参数条件下的整车平顺性评价指标相比,悬架最优参数条件下的车身垂向加速度分别降低了15.58%与18.72%,车身侧倾及俯仰角速度均降低10%以上。研究结果可为包括喷雾机在内的罐体类车辆悬架设计、参数优化及控制提供参考。

关键词：喷雾机液体晃动悬架参数多目标优化试验

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微重环境小脉冲激励下液体晃动等效模型研究

空间控制技术与应用 2022年第3期48卷 84-92页

作者：陈宗宇宋志军吕敬王天舒航空工业航宇救生装备有限公司襄阳441003 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 清华大学航天航空学院北京100084

针对空间攻防领域的航天器对接、抓捕等任务工况.研究了微重环境下的液体晃动问题.使用CFD数值实验的方法研究了微重环境下液体的晃动特性,实验结果显示:液体晃动可分为4个阶段,每个阶段的液体流动规律差别较大,其中,第1阶段的初始时间... 详细信息

针对空间攻防领域的航天器对接、抓捕等任务工况.研究了微重环境下的液体晃动问题.使用CFD数值实验的方法研究了微重环境下液体的晃动特性,实验结果显示:液体晃动可分为4个阶段,每个阶段的液体流动规律差别较大,其中,第1阶段的初始时间段充液系统的响应与激励成比例变化关系.利用此规律,提出小脉冲激励下的充液系统等效惯量模型,并设计数值实验验证了其正确性,模型误差为3.2%.除此之外,论文还研究了等效惯量模型的适用性,并得出模型的最佳适用范围.

关键词：液体晃动 CFD 小脉冲激励等效惯量模型空间攻防