本文關鍵詞：基于ALE有限元法的飛機整體油箱燃油晃動特性研究

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【摘要】：飛機整體油箱能充分利用飛機內(nèi)部的剩余空間,在增大飛機載油量的情況下,盡量少的增加飛機的質(zhì)量。整體油箱擁有的這一重大優(yōu)勢,使得整體油箱的應用越來越廣泛。飛機整體油箱包括機身整體油箱和機翼整體油箱。整體油箱的外形和結(jié)構(gòu)復雜,使得整體油箱中油液晃動問題的求解變得十分困難。隨著航空工業(yè)的不斷發(fā)展,飛機在具備大航程、高承載能力等性能的同時,還必須達到人們不斷提高的對安全性和舒適度的要求。飛機油箱中油液的晃動對飛機的多種性能都有一定的影響。飛機油箱中的油液晃動問題已成為航空工作者需要高度重視的問題。因此,尋找適當?shù)姆椒▽︼w機整體油箱中的油液晃動問題進行分析和研究是一項很有意義和價值的工作。本文采用ALE有限元法來完成對飛機整體油箱中液體晃動問題的數(shù)值模擬計算。該算法采用ALE描述方法建立了液體晃動問題的控制方程,并應用有限元法完成了對流體域和固體域的離散。本文首先采用試驗方法研究了水箱中液體的晃動,并將試驗結(jié)果與ALE有限元法的計算結(jié)果進行了對比,證明了ALE有限元法應用于液體晃動問題時具有很好的準確性。在此基礎上,本文分別以立方體容器、真實的機身油箱和機翼油箱為研究對象,采用ALE有限元法對容器中液體的晃動進行了數(shù)值模擬計算并對數(shù)值模擬結(jié)果進行了分析。在立方體容器方面,本文利用數(shù)值模擬結(jié)果研究了充液率、外加激勵的頻率和幅值對容器中液體晃動的影響。在機身油箱方面,本文利用數(shù)值模擬結(jié)果研究了擋板的位置、形狀和尺寸參數(shù)對油液晃動的影響,并對不同參數(shù)下?lián)醢宓臏p晃機理進行了分析,進而確定了上油箱和下油箱的減晃方案。在機翼油箱方面,本文利用數(shù)值模擬結(jié)果研究了油液在多腔容器中的液體晃動特性。此外,本文還對機翼油箱在油液晃動過程中的應力和應變進行了求解和分析。分析結(jié)果表明:充液率和肋板減重孔都對機翼油箱中油液的晃動有十分顯著的影響。本文的研究成果證明了ALE有限元法能清晰、準確的模擬出飛機整體油箱中液體的晃動。通過上述數(shù)值模擬計算與分析,本文得到了油箱運動、充液率以及擋板參數(shù)對容器中液體晃動的影響,還得到了機翼油箱中的液體晃動特性。研究結(jié)果對飛機整體油箱的設計和分析有一定的借鑒價值。
【關鍵詞】：ALE有限元法 飛機整體油箱 液體晃動 減晃擋板
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V228.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題研究背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析10-15
• 1.2.1 理論方法11
• 1.2.2 試驗方法11-12
• 1.2.3 數(shù)值方法12-15
• 1.3 主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 液體晃動理論及ALE有限元法16-27
• 2.1 引言16
• 2.2 液體晃動理論16-18
• 2.3 液體晃動問題的ALE描述方法18-21
• 2.3.1 ALE描述下的流體動力學方程19-20
• 2.3.2 ALE網(wǎng)格的速度確定及網(wǎng)格更新20-21
• 2.4 液體晃動問題的ALE有限元方法21-22
• 2.5 LS-DYNA中的ALE有限元方法22-26
• 2.5.1 平滑算法23-24
• 2.5.2 對流算法24-25
• 2.5.3 流體-固體耦合算法25-26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 第3章 方法準確性驗證及液體晃動分析27-37
• 3.1 引言27
• 3.2 晃動試驗設計及方法準確性的驗證27-30
• 3.2.1 試驗平臺的方案設計27-28
• 3.2.2 試驗平臺設計28-29
• 3.2.3 ALE有限元法準確性的驗證29-30
• 3.3 簡單容器中的液體晃動分析30-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 機身油箱油液晃動分析及減晃研究37-60
• 4.1 引言37
• 4.2 機身油箱有限元模型的建立37-38
• 4.3 機身油箱在簡單工況下的油液晃動分析38-43
• 4.4 機身油箱的油液減晃研究43-58
• 4.4.1 液體的晃動能量分析43-45
• 4.4.2 減晃措施的減晃機理45-46
• 4.4.3 擋板在不同參數(shù)下的油液減晃研究46-58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 第5章 機翼油箱內(nèi)的油液晃動分析60-73
• 5.1 引言60
• 5.2 機翼油箱有限元模型的建立60-61
• 5.3 機翼油箱在簡單工況下的油液晃動分析61-65
• 5.4 機翼油箱在真實工況下的油液晃動分析65-72
• 5.5 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論73-75
• 參考文獻75-80
• 致謝80

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本文編號：672526