飛機在航行過程中,飛行姿態(tài)的改變、飛行途中遇到不穩(wěn)定氣流、發(fā)動機轉(zhuǎn)動不平衡等原因會引起油箱內(nèi)油液的晃動,使得油液對油箱壁面產(chǎn)生沖擊進(jìn)而使得油箱發(fā)生變形。另一方面,油箱的變形又將加劇燃油的晃動,這種油液與壁面的相互作用就是液體晃動的流固耦合作用。飛機油箱晃動會改變飛機的重心,影響飛行的穩(wěn)定性,同時液體的沖擊會使結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中,對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞破壞,大大降低油箱的使用壽命。目前,國內(nèi)外對液體晃動問題的研究主要依賴成本較高的試驗法。數(shù)值法主要基于剛體結(jié)構(gòu),很少考慮流固耦合的影響。因此開展飛機彈性薄壁油箱油液晃動流固耦合研究具有重要的科研價值和工程指導(dǎo)意義。本文運用ALE（Arbitrary Lagrange-Euler）有限元法來計算分析飛機彈性薄壁油箱的流固耦合問題。ALE有限元法運用ALE描述方法建立液體晃動控制方程,同時完成對流體域和固體域的離散。本文首先運用ALE有限元法研究了水箱中液體的晃動,并將ALE有限元法的計算結(jié)果與參考文獻(xiàn)中的試驗法的試驗結(jié)果進(jìn)行對比,證明了 ALE有限元法應(yīng)用于液體晃動問題時具有很好的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上,本文以立方體容器、圓柱體容器和飛機的彈性薄壁油箱為研究... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１拉格朗日、歐拉、ＡＬＥ描述法??

２．４流固耦合罰函費膜觸算法??接觸算法可以用來處理界面處兩個不同網(wǎng)格主表面和從節(jié)點的相互接觸問??題。罰函數(shù)法的基本原理是（見圖２．１）：檢查從節(jié)點是否穿透主表面，若沒有??關(guān)系則不做任何處理。而在發(fā)生穿透的情形下，則在兩者間引入一個大小、接??觸剛度、穿透深度等因素都成正比的附加界面力，我們稱這個界面力為罰函數(shù)??值。這就相當(dāng)于用一個法向彈簧將從節(jié)點和主表面聯(lián)系起來，用以阻礙主表面??被穿透。罰函數(shù)同時再對主表面處的節(jié)點處理一遍，算法也跟從節(jié)點穿透主表??面的情況一樣，首先要通過檢測接觸條件是否通過，明確通過后才能進(jìn)行運算，??假若接觸條件都能得到滿足，就可通過拉格朗日子乘法或罰函方法計算出界面??力，但是對于二維網(wǎng)格接觸問題只能通過罰函法來計算。在由主表面的法線方??＇?向和切線方向來定義的局部坐標(biāo)系中

２．６本章小結(jié)??本章首先研究了液體晃動流固耦合的基本理論，并得出了液體晃動的控制??方程。然后基于液體的控制方程，歸納總結(jié)了自由液面液體晃動的流固耦合作??用的邊界條件。之后綜合ＡＬＥ法中的基本公式得到了基于ＡＬＥ法的液體晃動??控制方程。最后，通過罰函數(shù)算法與罰函數(shù)接觸算法實現(xiàn)流體域與固體域的信??息交換，從而實現(xiàn)流固耦合作用。．??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于任意歐拉-拉格朗日有限元法的波浪和結(jié)構(gòu)物相互作用數(shù)值模擬[J]. 劉源,李進(jìn),王赤忠.  江蘇科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(02)
[2]不同曲率情況下的液壓管道流固耦合特性仿真研究[J]. 周知進(jìn),何星,戴哲冰.  振動與沖擊. 2017(05)
[3]基于流固耦合的風(fēng)機葉輪疲勞特性研究[J]. 陳海霞,祁文軍,王良英,蘆麗麗.  機械設(shè)計與制造. 2015(12)
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[5]波浪沖擊下鋼絲繩索具應(yīng)力場與疲勞壽命研究[J]. 馬平,魯信輝,王志勇,李巍.  機械設(shè)計與制造. 2015(04)
[6]氣液固三相管流耦合水擊振動特性的參數(shù)影響分析[J]. 陳明,伍建林,王建華.  工程力學(xué). 2015(02)
[7]基于流固耦合的冷卻風(fēng)扇葉片模態(tài)及疲勞分析[J]. 劉雪萊.  重慶理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)). 2014(09)
[8]儲液油箱晃振響應(yīng)分析[J]. 吳早鳳,黃曉霞,秦利軍,熊盼,江鵬.  教練機. 2014(03)
[9]船舶液貨艙晃蕩模擬系統(tǒng)研制[J]. 王劍楠,盧金樹,朱哲野,朱發(fā)新.  浙江海洋學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2014(03)
[10]流固耦合作用下高壓輸氣管道疲勞壽命分析[J]. 李星,曾祥國,張雯,張毅,陳華燕.  石油機械. 2014(05)

博士論文
[1]VLCC液艙晃蕩仿真及結(jié)構(gòu)強度評估方法研究[D]. 娜日薩.哈爾濱工程大學(xué) 2006

碩士論文
[1]水電站壓力管道流固耦合水擊計算的研究[D]. 謝毅暉.昆明理工大學(xué) 2017
[2]基于SPH方法的液艙內(nèi)液體晃動分析及防晃研究[D]. 張凱凱.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[3]基于多場耦合分析的柴油機氣缸蓋結(jié)構(gòu)仿真研究及疲勞壽命預(yù)測[D]. 胡祝昌.中北大學(xué) 2012
[4]應(yīng)用ALE有限元法對飛機水上迫降過程的流固耦合仿真[D]. 方超.復(fù)旦大學(xué) 2011



本文編號：3291471