本文關(guān)鍵詞：充液輸流管動(dòng)力學(xué)分析與參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 輸流管 動(dòng)力學(xué)特性 動(dòng)響應(yīng) 響應(yīng)面方法 參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

【摘要】：航天器燃料電池系統(tǒng)中,輸流管結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)中的各部件搭建在一起構(gòu)成了一個(gè)完整的航天器供電系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)了航天器供電系統(tǒng)中燃料和氧化劑的供給。由于輸流管在運(yùn)行過(guò)程中不可避免地出現(xiàn)工作元件狀態(tài)的變更或干擾,進(jìn)而引起內(nèi)部流體的非定常流動(dòng)。輸流管內(nèi)流體的非定常流動(dòng)對(duì)管道系統(tǒng)中的工作元件有很大影響,如引起管道系統(tǒng)的振動(dòng)和惡化系統(tǒng)工作環(huán)境等,這會(huì)大大降低航天器燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成管道爆裂或系統(tǒng)失效等重大工程事故。因此,研究輸流管系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題,并對(duì)輸流管主要參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性具有十分重要的理論意義和工程價(jià)值。本課題主要從以下幾個(gè)方面對(duì)輸流管道動(dòng)力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行研究:(1)基于有限元軟件ADINA建立了輸流彎管與曲管的動(dòng)力學(xué)有限元模型,研究了流固耦合作用下的輸流管道動(dòng)力學(xué)特性問(wèn)題。針對(duì)不同管道壁厚、管道內(nèi)徑、彎管彎角角度、曲管曲率半徑及材料彈性模量的情況,進(jìn)行輸流管系統(tǒng)的模態(tài)分析,獲得了各參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響規(guī)律。(2)建立了流體非定常流動(dòng)狀態(tài)下輸流曲管系統(tǒng)的有限元模型,研究了壓力管道中輸流曲管系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)問(wèn)題。針對(duì)不同曲管曲率半徑、壁厚、管道內(nèi)徑及材料彈性模量,進(jìn)行輸流曲管系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析,獲得了各參數(shù)對(duì)曲管最大響應(yīng)動(dòng)位移的影響規(guī)律。(3)建立了以曲管最大響應(yīng)動(dòng)位移為目標(biāo)函數(shù),基頻大于工程設(shè)計(jì)要求為約束,以曲率半徑、壁厚和管徑等為設(shè)計(jì)變量的優(yōu)化模型。利用最大差值最小化響應(yīng)面擬合方法對(duì)目標(biāo)函數(shù)與約束函數(shù)進(jìn)行近似顯式化,并基于MATLAB軟件平臺(tái),采用序列二次規(guī)劃方法對(duì)優(yōu)化模型進(jìn)行求解,獲得了提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)方案。本文研究結(jié)果符合預(yù)期設(shè)想,為設(shè)計(jì)可靠、安全、優(yōu)良的空間燃料電池系統(tǒng)提供理論參考依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V442
，

本文編號(hào)：1217389