本文關(guān)鍵詞：基于穩(wěn)定性理論的液體火箭POGO振動特性研究

  更多相關(guān)文章： 液體火箭POGO振動 中心流形 龐加萊-伯克霍夫范式 霍普夫分岔

【摘要】：大型液體火箭在發(fā)射飛行過程中,隨著液體燃料介質(zhì)地不斷消耗,剩余的燃料會在火箭管路部分發(fā)生劇烈地振動。液體燃料介質(zhì)在火箭泵系統(tǒng)的振動會降低火箭縱向殼體的振動頻率,進(jìn)而會使火箭液路頻率與殼體頻率相接近達(dá)到共振。這種流固耦合現(xiàn)象稱之為液體火箭POGO振動。液體火箭POGO振動不僅會使危害火箭所攜帶設(shè)備性能,而且還會對宇航員的生命健康造成危害。本文主要研究內(nèi)容:首先,本文以質(zhì)量守恒定律、動量守恒定律和牛頓第二定律為理論基礎(chǔ),建立了液體火箭POGO振動的非線性動力學(xué)模型。其方法是:將液體火箭液路部分分為貯存箱,管路,泵系統(tǒng),蓄壓器,燃燒室等主要部分,并且根據(jù)其各自特點(diǎn)分別運(yùn)用以上理論進(jìn)行建模。最終通過三通,波紋管等連接器將各個部分的模型組合成整個液路系統(tǒng)的模型。由于火箭在飛行過程中,其燃燒室對火箭殼體的脈沖力最大,其他各部件對其脈沖力較小,在不失模型的精準(zhǔn)性的前提下,可以將其忽略。液路系統(tǒng)的振動通過火箭的燃燒室傳遞給殼體,殼體反過來再次將振動傳給液路系統(tǒng)。就這樣,形成了液體火箭POGO振動的流固耦合現(xiàn)象。其次,根據(jù)中心流形法以及復(fù)數(shù)正規(guī)形法對模型進(jìn)行化簡降維,來研究系統(tǒng)穩(wěn)定性以及系統(tǒng)分岔點(diǎn)特性。通過系統(tǒng)系數(shù)矩陣特征值實(shí)部的符號作為研究系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提,當(dāng)系統(tǒng)矩陣出現(xiàn)純虛根以及實(shí)部為復(fù)試的特征值時,系統(tǒng)的穩(wěn)定性將由純虛根的性質(zhì)決定。通過復(fù)數(shù)正規(guī)形法,求出相應(yīng)的約旦矩陣。并用中心流形法求出約化方程,完成降維。最后,通過龐加萊-伯克霍夫范式理論對系統(tǒng)進(jìn)一步降階,來研究系統(tǒng)的霍普夫分岔特性以及極限環(huán)。通過計算約化方程的相關(guān)系數(shù),根據(jù)范式理論條件,將方程轉(zhuǎn)化為三階簡單的范式方程。并通過極坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換,以霍普夫分岔定理作為理論基礎(chǔ),討論其特性。
【關(guān)鍵詞】：液體火箭POGO振動 中心流形 龐加萊-伯克霍夫范式 霍普夫分岔
【學(xué)位授予單位】：沈陽航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V434.1
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 主要符號表11-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 論文研究背景目的與意義12-13
• 1.2 火箭POGO振動的機(jī)理13-14
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-19
• 1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.2 國外研究現(xiàn)狀16-19
• 1.4 本文研究內(nèi)容19-20
• 第2章 大型液體火箭POGO振動系統(tǒng)動力學(xué)模型20-34
• 2.1 引言20-21
• 2.2 液路系統(tǒng)非線性動力學(xué)模型21-31
• 2.2.1 管路系統(tǒng)模型22-23
• 2.2.2 貯存箱模型23-24
• 2.2.3 蓄壓器的模型24-25
• 2.2.4 火箭液路系統(tǒng)其他部件模型25-26
• 2.2.5 泵的模型26-29
• 2.2.6 火箭燃燒室模型29-31
• 2.3 液體火箭縱向殼體的模型31-33
• 2.4 本章小節(jié)33-34
• 第3章 大型液體火箭POGO振動系統(tǒng)分岔點(diǎn)特性研究34-43
• 3.1 引言34-35
• 3.2 中心流形降維理論35-37
• 3.2.1 中心流形理論的概述35
• 3.2.2 中心流形定理以及約化方程35-37
• 3.3 用中心流形對液體火箭POGO振動系統(tǒng)降維37-39
• 3.4 霍普夫分岔方程以及分岔點(diǎn)特性研究39-40
• 3.5 液體火箭POGO振動系統(tǒng)數(shù)值計算以及結(jié)果分析40-42
• 3.6 本章小結(jié)42-43
• 第4章 大型液體火箭POGO振動霍普夫分岔特性研究43-54
• 4.1 分岔理論的簡介43-46
• 4.1.1 分岔理論的定義以及分類43
• 4.1.2 分岔理論的歷史發(fā)展43-44
• 4.1.3 常用于分岔理論研究的方法44
• 4.1.4 Hopf分岔理論及其定理44
• 4.1.5 霍普夫分岔理論研究現(xiàn)狀44-46
• 4.2 龐加萊-伯克霍夫范式46-48
• 4.3 火箭POGO震動模型的PB范式計算以及HOPF分岔分析48-50
• 4.4 對龐加萊-伯克霍夫范式驗(yàn)證50-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 結(jié)論54-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 致謝61-62
• 攻讀碩士期間發(fā)表（含錄用）的學(xué)術(shù)論文62

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李蔚清;;日本液體火箭研制近況[J];國外導(dǎo)彈與宇航;1980年06期

2 王P中;國外液體火箭推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展趨向[J];推進(jìn)技術(shù);1985年03期

3 彭潔廉;第三次液體火箭推進(jìn)專業(yè)學(xué)術(shù)交流會[J];宇航學(xué)報;1987年01期

4 彭潔廉;液體火箭推進(jìn)專業(yè)第五屆學(xué)術(shù)會議召開[J];宇航學(xué)報;1991年01期

5 董錫鑒;楊瑞亭;;世界液體火箭推進(jìn)技術(shù)發(fā)展態(tài)勢分析[J];火箭推進(jìn);1995年04期

6 朱寧昌;;液體火箭推進(jìn)技術(shù)研究工作的進(jìn)展[J];火箭推進(jìn);1998年02期

7 芮厘;;液體火箭推進(jìn)技術(shù):從農(nóng)場里起飛的現(xiàn)代科技[J];科學(xué)大觀園;2013年09期

8 張京輝;趣味航天幣——第一枚液體火箭發(fā)射[J];太空探索;2004年06期

9 張青松;張振鵬;楊雪;陳鋒;;液體火箭發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺氣液管路系統(tǒng)故障仿真及分析[J];航空動力學(xué)報;2006年02期

10 劉進(jìn)軍;;登天—必由之路(上)[J];衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò);2011年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 王慶偉;譚述君;吳志剛;;液體火箭縱向振動穩(wěn)定性與系統(tǒng)阻尼關(guān)系討論[A];中國力學(xué)大會——2013論文摘要集[C];2013年

2 沈靜嫻;葉紅玲;;某大型液體火箭發(fā)動機(jī)燃燒室頻率特性模型研究[A];北京力學(xué)會第17屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

3 韓泉東;胡小平;李舟軍;李京浩;;決策樹和支持向量機(jī)在液體火箭發(fā)動機(jī)故障診斷中的應(yīng)用[A];2006年全國理論計算機(jī)科學(xué)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

4 程蘇民;張麗;;液體火箭鋼網(wǎng)膨脹節(jié)設(shè)計[A];第九屆全國膨脹節(jié)學(xué)術(shù)會議膨脹節(jié)實(shí)用技術(shù)精選集[C];2006年

5 秦朝紅;李海波;張忠;;液體火箭的POGO振動特性分析[A];第九屆全國動力學(xué)與控制學(xué)術(shù)會議會議手冊[C];2012年

6 張美艷;;液體火箭POGO振動的類結(jié)構(gòu)分析方法[A];第七屆全國動力學(xué)與控制青年學(xué)者研討會論文摘要集[C];2013年

7 程玉強(qiáng);吳建軍;魏鵬飛;;液體火箭發(fā)動機(jī)燃燒室冷卻夾套隔片損傷程度估算方法[A];探索創(chuàng)新交流－－中國航空學(xué)會青年科技論壇文集[C];2004年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 石文;液體火箭的創(chuàng)始人戈達(dá)德[N];中國航天報;2000年

2 記者 李t瑋;航天能自產(chǎn)無水肼了[N];中國航天報;2001年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 王慶偉;液體火箭姿控與Pogo大回路耦合系統(tǒng)穩(wěn)定性研究[D];大連理工大學(xué);2015年

2 趙治華;液體火箭POGO振動的多體動力學(xué)建模及穩(wěn)定性分析[D];清華大學(xué);2011年

3 唐冶;液體火箭POGO振動系統(tǒng)的動力學(xué)行為研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 陳杰;基于穩(wěn)定性理論的液體火箭POGO振動特性研究[D];沈陽航空航天大學(xué);2016年

2 靳愛國;液體火箭發(fā)動機(jī)起動加速性研究[D];西安電子科技大學(xué);2007年

3 楊敏;液體火箭發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺健康狀態(tài)評估方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

4 王文斌;液體火箭增壓輸送系統(tǒng)動態(tài)特性仿真與分析[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

5 王明迪;液體火箭發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺自動增壓系統(tǒng)研究[D];上海交通大學(xué);2009年

6 郭小鳳;基于PCA-SVM的液體火箭發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺故障診斷算法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

7 趙怡;多Agent系統(tǒng)在液體火箭發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺故障診斷中的應(yīng)用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

8 嚴(yán)海;液體火箭的縱向耦合振動（POGO）研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

，

本文編號：567760