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球形贮箱内液体横向晃动问题的系统辨识与参数化等效建模

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广西科技大学学报 2022年第3期33卷 1-7页

作者：王佐吴文军姜丙超高超南广西科技大学机械与汽车工程学院广西柳州545616

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... 详细信息

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

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含隔板球形贮箱液体晃动激励频率影响分析

振动与冲击 2019年第22期38卷 257-262,270页

作者：马亮刘昊魏承汤亮赵阳哈尔滨工业大学航天工程系哈尔滨150001 北京控制工程研究所北京100190

针对航天器球形贮箱液体大幅晃动问题,采用光滑粒子流体动力学方法(SPH)对液体进行建模:基于SPH方法基本方程推导出N-S方程的数值解,并给出人工黏度项、压力项表达式,选择动态边界法处理边界计算问题。建立光滑内壁球形贮箱及带防晃隔... 详细信息

针对航天器球形贮箱液体大幅晃动问题,采用光滑粒子流体动力学方法(SPH)对液体进行建模:基于SPH方法基本方程推导出N-S方程的数值解,并给出人工黏度项、压力项表达式,选择动态边界法处理边界计算问题。建立光滑内壁球形贮箱及带防晃隔板球形贮箱两种模型,设计力模式、运动模式两种激励形式并选择三种激励频率进行仿真分析,分别记录舱壁受力及测点压强。仿真结果表明:激励频率取为1.5 Hz时,舱壁受力最大;隔板能够减弱液体晃动对舱壁产生的作用;液体晃动现象的产生使得舱壁在y,z两方向的受力均增大;位于液面以下的舱壁所受压力具有“双波峰”特性,而隔板的存在对压力峰值具有“平均化”效果,避免局部压力过大;位于液面以上的舱壁所受压力表现为“脉冲波”形式,随激励频率的增加隔板对舱壁压力的削弱效果越明显。

关键词：光滑粒子流体动力学方法(SPH) 液体晃动球形贮箱隔板大幅晃动

基于SPH方法的球形贮箱液体晃动动力学分析

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中国空间科学技术 2020年第1期40卷 7-18页

作者：马骏骁马亮魏承胡月赵阳中国空间技术研究院通信卫星事业部北京100094 哈尔滨工业大学航天工程与力学系哈尔滨150001

针对发生液体破碎现象的航天器球形贮箱液体晃动问题,基于光滑粒子流体动力学方法(SPH方法)对N-S方程进行离散近似,分别对核函数、应力张量、边界问题、邻域粒子搜索等方面进行选择确定或计算处理,最终得到基于SPH方法的流体动力学模型... 详细信息

针对发生液体破碎现象的航天器球形贮箱液体晃动问题,基于光滑粒子流体动力学方法(SPH方法)对N-S方程进行离散近似,分别对核函数、应力张量、边界问题、邻域粒子搜索等方面进行选择确定或计算处理,最终得到基于SPH方法的流体动力学模型。通过建立包括不同燃料液体体积及不同挡板安装位置的仿真模型,分析了航天器球形贮箱的受力及局部压强。通过分析贮箱受力情况及设置测量点压强情况,得到运动参数对晃动的影响规律,为航天器球形贮箱的设计提供了理论依据。

关键词：液体晃动问题 SPH方法球形贮箱参数影响分析动力学分析

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钛合金球形贮箱异常声发射信号分析

宇航材料工艺 2020年第5期50卷 83-87页

作者：刘哲军邱斌张志超程茶园航天材料及工艺研究所北京100076 四川航天长征装备制造有限公司成都610100

针对钛合金贮箱制造检测工艺过程中经常发生的质量偏差,通过对球形钛合金贮箱两例异常声发射幅度、时间历程以及定位结果等进行综合分析。结果表明,声发射检测技术对贮箱制造工艺状态偏差具有很强的敏感性,声发射检测结果不仅能反映贮... 详细信息

针对钛合金贮箱制造检测工艺过程中经常发生的质量偏差,通过对球形钛合金贮箱两例异常声发射幅度、时间历程以及定位结果等进行综合分析。结果表明,声发射检测技术对贮箱制造工艺状态偏差具有很强的敏感性,声发射检测结果不仅能反映贮箱产品的强度质量,还能反映贮箱制造工艺状态的稳定性和偏差。

关键词：钛合金球形贮箱声发射制造工艺信号分析

基于SPH方法的球形贮箱液体晃动动力学分析

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基于SPH方法的球形贮箱液体晃动动力学分析

作者：胡月哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

航天器需携带更多的燃料以运送更多的载荷、运行更长的时间,这意味着发生于航天器贮箱内的液体晃动现象需要得到更准确的描述,同时还应明确贮箱内液体的动力学行为及液体对贮箱的作用力情况。液体晃动问题具有多种研究方法,针对大概率... 详细信息

航天器需携带更多的燃料以运送更多的载荷、运行更长的时间,这意味着发生于航天器贮箱内的液体晃动现象需要得到更准确的描述,同时还应明确贮箱内液体的动力学行为及液体对贮箱的作用力情况。液体晃动问题具有多种研究方法,针对大概率发生液体破碎现象的航天器球形贮箱液体晃动问题,选择光滑粒子流体动力学方法(SPH方法)进行建模分析。通过应用SPH方法的核近似、粒子近似原理,对N-S方程进行离散近似,得到离散化连续性方程、动量方程,分别对核函数、应力张量、边界问题、邻域粒子搜索等方面进行选择确定或计算处理,最终得到基于SPH方法的流体动力学模型。针对邻域生成、动力学方程求解、系统更新三个方面设计并行计算方法,提高计算效率,实现后续仿真任务的建立。针对航天器球形贮箱的受力形式、燃料含量、挡板设置、重力环境等方面进行仿真分析,建立包括三种贮箱运动模式(正弦运动、阶跃运动、脉冲运动)、五种燃料液体体积(h=0.05m,0.075m,0.1m,0.125m,0.15m)、五种挡板安装位置(无挡板、h=0m,0.025m,0.05m,0.075m)、两种重力环境(g=0m/s,-9.8m/s)的仿真模型。通过仿真数据分析贮箱受力及局部压强,仿真结果表明:运动加速度越大、变化越突然,贮箱受力及压强均越大、越易发生震荡。液体体积越大,贮箱受力及压强均越大。设置挡板均会抑制液体的晃动行为,但在h=0.05m工况下,抑制效果最好。微重环境下的晃动现象独特,有待相关实验予以验证。

关键词：液体晃动问题 SPH方法并行计算球形贮箱参数影响分析

同方学位论文库评论

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球形贮箱内液体晃动数学模型

球形贮箱内液体晃动数学模型

第八届全国动力学与控制学术会议

作者：吕敬王士敏李俊峰北京航空航天大学理学院

应用H-O原理建立球形贮箱内液体晃动偏微分形式的动力学方程。假设液体为理想流体,通过求解拉普拉斯方程和边界条件,得到了在球坐标系下用包含高斯超几何函数形式描述的势函数及波高函数的级数表达式,随后可以通过伽辽金法将偏微分方程... 详细信息

应用H-O原理建立球形贮箱内液体晃动偏微分形式的动力学方程。假设液体为理想流体,通过求解拉普拉斯方程和边界条件,得到了在球坐标系下用包含高斯超几何函数形式描述的势函数及波高函数的级数表达式,随后可以通过伽辽金法将偏微分方程转化为非线性常微分方程,为后面的动力学特性分析提供数学模型。

关键词：球形贮箱液体晃动势函数波高函数

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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微重力下球形贮箱内液体晃动有限元模拟

上海航天 2012年第3期29卷 28-33页

作者：赵阳潘冬马文来哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001

以卫星球形贮箱为研究对象,用任意拉格朗日-欧拉(ALE)法建立了数学模型,给出了计算的基本方程,并基于MSC-Dytran有限元程序,对常重力和微重力环境中贮箱内推进剂的晃动进行了数值模拟。结果表明,微重力环境中液体更易发生大幅晃动,甚至... 详细信息

以卫星球形贮箱为研究对象,用任意拉格朗日-欧拉(ALE)法建立了数学模型,给出了计算的基本方程,并基于MSC-Dytran有限元程序,对常重力和微重力环境中贮箱内推进剂的晃动进行了数值模拟。结果表明,微重力环境中液体更易发生大幅晃动,甚至产生飞溅,工程中常用的等效力学模型已不再适用,而有限元数值模拟方法可较好地解决该问题,为卫星及大充液复杂结构航天器控制系统的设计和分析提供理论参考。

关键词：球形贮箱微重力环境液体晃动有限元模拟

液体大幅晃动情形的航天器刚液耦合动响应仿真分析

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宇航学报 2022年第2期43卷 173-182页

作者：岳宝增马伯乐唐勇刘峰北京理工大学宇航学院北京100081 深圳大学电子与信息工程学院深圳518000 中国空间技术研究院北京100094

基于任意拉格朗日-欧拉有限元(ALE)方法处理液体大幅晃动问题,并系统地建立了航天器刚-液耦合动力学的数值模型。通过液体受惯性力、刚体受流体作用力与力矩来实现系统的耦合,采用交错算法对液体晃动模块与刚体动力学模块进行迭代求解... 详细信息

基于任意拉格朗日-欧拉有限元(ALE)方法处理液体大幅晃动问题,并系统地建立了航天器刚-液耦合动力学的数值模型。通过液体受惯性力、刚体受流体作用力与力矩来实现系统的耦合,采用交错算法对液体晃动模块与刚体动力学模块进行迭代求解。将刚-液耦合系统的数值计算结果与物理试验及液体刚化计算结果进行了比较,验证了本文方法的适用性和准确性。成功通过数值仿真观察到耦合系统中贮箱横向振动的非线性软弹簧特性、液体的高阶模态响应,并分析了液体晃动对耦合系统的影响。

关键词：耦合动力学充液航天器液体大幅晃动有限元方法球形贮箱

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带有网孔隔板的球形贮箱内液体的晃动问题

空间科学学报 1989年第2期9卷 136-147页

作者：王照林全斌清华大学工程力学系

本文研究了复杂结构贮箱内液体的晃动问题.采用有限元-外推方法对一些复杂结构贮箱,特别对带有网孔隔板的球形贮箱内液体晃动特性作了详细的分析、计算和比较;在此基础上建立了充液系统的等效力学模型,并揭示了多个自由液面晃动特性与... 详细信息

本文研究了复杂结构贮箱内液体的晃动问题.采用有限元-外推方法对一些复杂结构贮箱,特别对带有网孔隔板的球形贮箱内液体晃动特性作了详细的分析、计算和比较;在此基础上建立了充液系统的等效力学模型,并揭示了多个自由液面晃动特性与单一的自由液面晃动的不同之处.

关键词：球形贮箱液体晃动网孔隔板