【摘 要】
：
当前航天器液体火箭发动机的发展需求是“三高一低”,“一低”即低生产成本。对于小型航天器的液体火箭发动机,推进剂贮箱作为其重要部件,采用橡胶隔膜贮箱替代金属隔膜贮箱可有效地节约制造成本。而橡胶隔膜的使用又带来了充液贮箱振动失效的风险。针对当前某型号航天器橡胶隔膜贮箱所遇到的振动破裂等流固耦合动力学问题,本文根据实际结构建立了有限元模型,对橡胶隔膜贮箱的流固耦合动力学问题展开了研究。本文主要工作及创新
论文部分内容阅读
当前航天器液体火箭发动机的发展需求是“三高一低”,“一低”即低生产成本。对于小型航天器的液体火箭发动机,推进剂贮箱作为其重要部件,采用橡胶隔膜贮箱替代金属隔膜贮箱可有效地节约制造成本。而橡胶隔膜的使用又带来了充液贮箱振动失效的风险。针对当前某型号航天器橡胶隔膜贮箱所遇到的振动破裂等流固耦合动力学问题,本文根据实际结构建立了有限元模型,对橡胶隔膜贮箱的流固耦合动力学问题展开了研究。本文主要工作及创新点如下:1.针对橡胶隔膜贮箱实际结构,建立其有限元模型。阐述了橡胶隔膜贮箱的工作原理;根据各部件的功能,对研究重点部件进行了精细化建模,对辅助部件进行了简单化建模,并为装配体添加了约束关系。2.对橡胶材料开展了基础力学试验,确定了其材料参数。针对橡胶材料的小应变问题,测定了橡胶材料的弹性模量;针对橡胶材料的大应变问题,设计实施了单轴拉伸试验、平面拉伸试验等基础力学试验;利用试验数据拟合了考虑Mullins效应的橡胶超弹性本构模型;通过与试验曲线对比,验证了本构模型的正确性。3.采用声固耦合法对橡胶隔膜贮箱流固耦合振动模态问题进行了仿真研究,得到了相关因素对耦合模态的影响规律。简要介绍了声固耦合法求解贮箱流固耦合模态问题的基本原理;通过对流固耦合振动试验进行仿真及结果对比,验证了声固耦合法解决此类问题的可靠性;采用该法对橡胶隔膜贮箱的流固耦合振动模态进行仿真,得到了其振动频率与振动模态;进一步研究得到了材料参数等相关因素对贮箱耦合频率的影响规律。4.采用CEL法对橡胶隔膜贮箱在振动激励下的流固耦合动态响应进行了仿真研究,分析判断了橡胶隔膜可能开裂的位置。简要介绍了光滑粒子流体动力学（SPH）法和耦合拉格朗日欧拉（CEL）算法的核心思想;通过对比两种方法对橡胶隔膜贮箱流固耦合动态响应的仿真结果,选取CEL法作为最终仿真方法;采用CEL法对橡胶隔膜贮箱的流固耦合动态响应进行仿真,分析判断了橡胶隔膜可能开裂的位置,并与试验结果作对比。5.建立橡胶隔膜的流体腔有限元模型,对橡胶隔膜翻转进行仿真。阐述了流体腔的基本原理;通过显示动态分析方法对加筋金属隔膜翻转试验进行仿真,验证了流体腔模型解决隔膜翻转问题的有效性;采用该法分别对加筋与未加筋橡胶隔膜翻转进行仿真,探究了其翻转特性。本文系统地对橡胶隔膜贮箱的流固耦合动力学问题进行了研究,研究结果可为橡胶隔膜贮箱的设计、分析、优化等问题提供技术支撑,可为解决同类流固耦合问题提供技术参考,具有重要的工程意义。
其他文献
本文开展了固体火箭超燃冲压发动机燃烧组织技术研究,以提升发动机燃烧效率和比冲性能为研究目标,主要包括性能评估方法、试验研究和数值仿真研究三部分。首先,建立一套适用于固体火箭超燃冲压发动机的性能评估方法,并通过试验验证了其可行性。结合热力计算、试验中压强和流量测量,对加热器出口截面参数进行迭代求解,获得了加热器出口截面的实际参数,为燃烧室性能评估提供准确依据。结果表明:加热器总压损失一般达20%左右
当前,我军院校普遍实行学员队管理模式,学员在队干部的全面领导下完成大学所有的学习、训练与其它相关工作。除了传统的权力性领导力以外,队干部的非权力性领导力也变得日趋重要,甚至在很多方面超过了权力性领导力对学员的影响。因此,队干部的非权力性领导力正得到越来越多的关注和研究。本文针对队干部非权力性领导力的特点,结合前人对此问题的相关研究,通过理论分析概括出一系列可用于评价非权力性领导力的指标要素;使用向
随着不同燃烧技术的不断发展及推广,许多曾经由于技术原因而没有被高效清洁利用的低热值气体重新被大众所留意。多孔介质燃烧技术因其可拓展贫燃极限、较高的处理效率及低排放等特点不失为一种较好的处理低热值气体的燃烧方式。本文提出采用自行设计的多孔介质燃烧器,将低热值乙烯作为研究对象进行试验研究。在试验研究过程中通过改变当量比、预混气体流速以及稀释比探究不同变量对低热值气体燃烧特性的影响。主要研究内容如下:（
高功率超快脉冲激光一直是光学领域的研究热点。耗散孤子共振作为一种理论上能量可以无限增大的方形脉冲,在形成机制上有望突破传统脉冲的能量限制。当前耗散孤子共振在功率等指标上仍有很大的提升空间,本文旨在探究耗散孤子共振脉冲的演化特性以提高其峰值功率,并开展初步的应用研究。研究内容如下:一、构建八字形锁模激光器仿真模型,借助脉冲特性在泵浦功率参数下的空间分布理解脉冲形成过程。发现非对称耦合比下耗散孤子共振
随着发动机使用温度的不断提升,对热端金属部件耐温性提出更高的要求,且发动机电磁散射特性强,提升其耐温性与雷达吸波性能成为亟需解决的瓶颈问题。在金属部件上制备厚热障涂层,能提高金属耐温性能,还可以为高温吸波涂层提供介质基底,对发动机综合性能的提高具有重要意义。本文选取8YSZ-Al2O3复合厚涂层作为研究对象,主要研究复合厚涂层力学与电学性能的演变规律及影响因素,并进一步探索其抗热震失效机理,为后续
频率选择表面（Frequency Selective Surface,FSS）是一种空间滤波器,其是具有吸波和滤波的效果的多层复合周期结构。除了在降低雷达或者目标RCS上有着巨大的作用,随着移动通信技术的发展,FSS的应用也越来越广泛。本文主要是针对应用于雷达中的高选择性频率表面和应用于移动通信系统中的多频带/宽带小型化频率选择表面研究。本文首先依据FSS相关论文和研究现状,总结了等效电路在FSS
火焰的化学发光具有自发性的特点,与燃烧过程有着直接联系,在此基础上发展起来的化学发光燃烧诊断技术具有良好的应用前景。但是,目前的研究多停留在发光强度对火焰特性的定性表征阶段,不利于真正利用化学发光对燃烧过程进行测量分析。因此,实现化学发光的定量测量,进而建立化学发光与燃烧特性之间的定量关系具有重要意义。本文提出了基于标准光源的化学发光定量测量方法,并通过甲烷-空气射流扩散火焰数值模拟和实验结果的对
航天事业的快速发展对推进剂剩余量测量技术提出了更高的要求,但受空间微重力（推进剂气液界面复杂、贮箱内液滴存在）、推进系统贮箱结构（贮箱结构为非规则形态,且贮箱内部存在其他设备）、载荷约束（测量设备重量轻）以及安全因素（不影响贮箱原有结构）的影响,已发展的方法存在一定的不足。而声共振方法作为一种新型非接触式、快速响应测量方法,对提高推进剂测量精度有重要意义。本文研究分析了声共振测量方法的基本原理,以
现代电子战中,外辐射源雷达以其优良的抗侦察和干扰能力、反辐射导弹能力和反隐身能力而得到广泛应用。无人机载外辐射源雷达不仅具有外辐射源雷达的优点,还具有无人机载雷达体积小、作战灵活、探测范围广的优点。本文围绕无人机载外辐射源雷达杂波抑制问题开展研究,主要工作和创新点如下:一、针对机载平台运动导致的信道时间选择性衰落和载波干扰问题,将基扩展模型信道估计算法和天线分集载波干扰抑制方法相结合,显著改善了无
多环芳烃（PAHs,Polycyclic aromatic hydrocarbons）是燃煤过程中危害性最大的一类有机污染物,亟待得到有效控制。其中,活性炭吸附技术被认为是最具可行性的燃煤过程烟气PAHs控制技术之一。然而,活性炭使用成本过高和吸附效率偏低等因素制约了该技术在工业上的应用。因此,本文制备了一种高效、经济的麦秆基活性炭（WS-AC,Wheat straw-based activate