民机水/废水系统流固耦合动力学特性研究
发布时间：2022-02-09 06:58
民机水/废水系统作为机载设备中不可或缺的重要组成部分,其动力学响应特性直接关系到整个供排水系统的正常运作。在飞机外载以及内流的激励下,水/废水管路及贮箱类结构极易产生过度振动,进而诱发结构失效。因此有必要对民机水/废水系统输流过程中的流固耦合动力学特性开展仿真研究,以便为系统动力学分析、优化和系统装机提供数据支撑和技术指导。本文采用结构有限元、计算流体力学及光滑粒子流体动力学等数值分析方法,以流固耦合动力学为主要理论依据,借助ANSYS CFX结构、流场耦合求解工具,仿真分析了水/废水管道及贮箱结构流固耦合动力学特性。对于受单相流作用的供水管路,仿真研究了流固耦合作用对管道固有模态属性的影响,并研究了流体脉动、支撑载荷和阀门关闭后水击作用等因素下的管道振动响应特性;对于受气液两相流作用的废水管路,分析研究了其在不同废水冲洗水量和不同飞行高度下的管道冲击响应,并对废水管道卡箍位置进行合理布局减振优化;对于受液体晃动冲击作用的贮箱结构,结合FEM-SPH耦合分析方法,采用LS-DYNA分析软件仿真研究了盛液箱体在受冲击、转动载荷作用下的自由液面晃动及箱体动应力响应情况,并进一步研究了不同晃...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省211工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直管微元截面应力图
够得到较为稳定的结果。图 2.8 核函数的问题域和支持域粒子i的任意一个函数值都可以应用光滑函数均后获得，支持域的范围是一个半径为kh的圆的边界[50]。W域W 的支持域kh边界W积分x问题域核函数W
T T T T TO I I a I I a Ia I F M r M qM r （3.28）进一步可将方程（3.25）化为( )TI a I O 0 I M q q（3.29）通过求解其特征方程可以得到考虑流体作用时的流固耦合湿模态参数。相较于湿模态法，干模态法求解流固耦合模态时将结构与流体分开，单独计算结构的模态后通过模态截断后的坐标变换，最后考虑流体附加质量后得到流固耦合模态。3.1.1 典型充液直弯管模态分析工程中的管道系统一般由直管、弯管以及分支管路构成。分析简单的管道模型是研究复杂管系的基础。通过研究简单直管与弯管，能够得出管道在流固耦合作用下的固有特性的变化情况。选取废水管路上典型直管和弯管段进行仿真分析。假定直管两端采用固定全约束，分别仿真研究气体、液体耦合作用对管道系统固有属性的影响。 直管段全长 1038.708mm，内径 48.6mm，管道壁厚 1.1mm。弯管段为同截面的连续弯管其内径及壁厚与直管段相同。两者长度及弯曲尺寸如图 3.1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈国产大飞机C919对民用航空工业发展的影响[J]. 董宇航. 中国高新科技. 2017(11)
[2]改进的湿模态法在流固耦合中的应用[J]. 刘瑞骏,郝志勇,郑旭,谈江林. 振动与冲击. 2017(22)
[3]典型自由面流动问题的SPH-ALE数值模拟[J]. 上官子柠,周秀丽,宋鑫,陈谦. 计算物理. 2017(06)
[4]一种SPH应力修正算法及自由表面流中的应用[J]. 王志超,李大鸣,胡永文. 计算力学学报. 2017(01)
[5]民用飞机废水处理系统流动性能仿真研究[J]. 朱翀,雷美玲,张雪苹. 航空计算技术. 2015(06)
[6]导弹油箱燃油晃动仿真分析[J]. 唐浩,徐建,朱建辉,童明波. 无线互联科技. 2015(03)
[7]飞机液压管道流固耦合振动特性及动响应分析[J]. 张乐迪,张显余. 科学技术与工程. 2014(28)
[8]基于SPH方法的圆柱形贮箱液体晃动研究[J]. 易礼毅,唐浩,漆卫微,童明波. 航空计算技术. 2014(04)
[9]输流管道耦合动力特性分析[J]. 姬贺炯,白长青,韩省亮. 噪声与振动控制. 2013(05)
[10]基于FEM-SPH耦合算法的飞机水上迫降的力学建模与分析[J]. 卢鸣飞,华诚. 复旦学报(自然科学版). 2013(05)
博士论文
[1]管路系统流固耦合动力学计算及特性分析[D]. 李帅军.哈尔滨工程大学 2015
[2]分析流固耦振的新方法及其应用研究[D]. 苏海东.华中科技大学 2006
硕士论文
[1]基于流固耦合的L型液压波纹管振动分析[D]. 戴哲冰.湖南科技大学 2017
[2]运载火箭芯一级贮箱浮板式防晃结构设计及性能分析[D]. 潘恺.哈尔滨工业大学 2015
[3]基于流固耦合方法的发动机排气歧管结构优化[D]. 宋春晖.华中科技大学 2015
[4]飞机油箱晃动流固耦合动力学研究[D]. 黄愉太.华南理工大学 2015
[5]飞机燃油箱晃振动力学与振动疲劳分析[D]. 李威锋.南京航空航天大学 2014
本文编号：3616564
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省211工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直管微元截面应力图
够得到较为稳定的结果。图 2.8 核函数的问题域和支持域粒子i的任意一个函数值都可以应用光滑函数均后获得，支持域的范围是一个半径为kh的圆的边界[50]。W域W 的支持域kh边界W积分x问题域核函数W
T T T T TO I I a I I a Ia I F M r M qM r （3.28）进一步可将方程（3.25）化为( )TI a I O 0 I M q q（3.29）通过求解其特征方程可以得到考虑流体作用时的流固耦合湿模态参数。相较于湿模态法，干模态法求解流固耦合模态时将结构与流体分开，单独计算结构的模态后通过模态截断后的坐标变换，最后考虑流体附加质量后得到流固耦合模态。3.1.1 典型充液直弯管模态分析工程中的管道系统一般由直管、弯管以及分支管路构成。分析简单的管道模型是研究复杂管系的基础。通过研究简单直管与弯管，能够得出管道在流固耦合作用下的固有特性的变化情况。选取废水管路上典型直管和弯管段进行仿真分析。假定直管两端采用固定全约束，分别仿真研究气体、液体耦合作用对管道系统固有属性的影响。 直管段全长 1038.708mm，内径 48.6mm，管道壁厚 1.1mm。弯管段为同截面的连续弯管其内径及壁厚与直管段相同。两者长度及弯曲尺寸如图 3.1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈国产大飞机C919对民用航空工业发展的影响[J]. 董宇航. 中国高新科技. 2017(11)
[2]改进的湿模态法在流固耦合中的应用[J]. 刘瑞骏,郝志勇,郑旭,谈江林. 振动与冲击. 2017(22)
[3]典型自由面流动问题的SPH-ALE数值模拟[J]. 上官子柠,周秀丽,宋鑫,陈谦. 计算物理. 2017(06)
[4]一种SPH应力修正算法及自由表面流中的应用[J]. 王志超,李大鸣,胡永文. 计算力学学报. 2017(01)
[5]民用飞机废水处理系统流动性能仿真研究[J]. 朱翀,雷美玲,张雪苹. 航空计算技术. 2015(06)
[6]导弹油箱燃油晃动仿真分析[J]. 唐浩,徐建,朱建辉,童明波. 无线互联科技. 2015(03)
[7]飞机液压管道流固耦合振动特性及动响应分析[J]. 张乐迪,张显余. 科学技术与工程. 2014(28)
[8]基于SPH方法的圆柱形贮箱液体晃动研究[J]. 易礼毅,唐浩,漆卫微,童明波. 航空计算技术. 2014(04)
[9]输流管道耦合动力特性分析[J]. 姬贺炯,白长青,韩省亮. 噪声与振动控制. 2013(05)
[10]基于FEM-SPH耦合算法的飞机水上迫降的力学建模与分析[J]. 卢鸣飞,华诚. 复旦学报(自然科学版). 2013(05)
博士论文
[1]管路系统流固耦合动力学计算及特性分析[D]. 李帅军.哈尔滨工程大学 2015
[2]分析流固耦振的新方法及其应用研究[D]. 苏海东.华中科技大学 2006
硕士论文
[1]基于流固耦合的L型液压波纹管振动分析[D]. 戴哲冰.湖南科技大学 2017
[2]运载火箭芯一级贮箱浮板式防晃结构设计及性能分析[D]. 潘恺.哈尔滨工业大学 2015
[3]基于流固耦合方法的发动机排气歧管结构优化[D]. 宋春晖.华中科技大学 2015
[4]飞机油箱晃动流固耦合动力学研究[D]. 黄愉太.华南理工大学 2015
[5]飞机燃油箱晃振动力学与振动疲劳分析[D]. 李威锋.南京航空航天大学 2014
本文编号：3616564
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