充液容器流固耦合模态仿真分析研究

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1、第41卷第1期2015年2月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPUl5IONV01．41．№．1Feb．2015充液容器流固耦合模态仿真分析研究薛杰，何尚龙，杜大华，李锋(西安航天动力研究所，陕西西安710100)摘要：主要介绍目前容器类流固耦合模态分析最常用的两种计算方法：声固耦合法及虚拟质量法。从理论上分别对这两种方法进行分析，并指出它们之间的联系与区别：虚拟质量法采用了声固耦合法在不可压缩流体情况下的形式，并有所改进，即流体的作用完全由虚拟质量阵来体现，而流体的虚拟质量阵则通过具有解析解性质的边界元法获得。最后，

2、通过开口方槽干状态、湿状态的无阻尼模态仿真分析研究，揭示出流体对结构模态特性影响的变化规律，同时指出了两种方法(虚拟质量法、声固耦合法)对结构湿模态计算结果有规律性的差异：随着振动频率的升高，不仅容器内流体对结构模态特性的影响在减小，分析湿模态的两种方法所得到的计算结果之间的差别也在逐渐减小。关键词：流固耦合；声固耦合法；虚拟质量法；模态分析中图分类号：V434—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2015)01—0090—08Smdyonnuid·stmcturecouplingmodalsimulationofl

3、iquidfillingcontainerXUEJie，HEShang-long，DUDa—hua，LIFeng(Xi’anAemspacePropulsionIIlstitute，Xi’an710100，China)Abs岫lct：TwoconVentiomlalgorithmsforfluid-stlllcturecouplingmodalanalySisoftheliquidfillingcontainersaremainlyin仃oducedinthisp印er．Theyarecoupledacoustic—struct

4、uralanalysis(CASA)andvinualnuidmaSs(VFM)．npointsouttherelationanddi慌rencebe僦eenthe铆oalgorithmsthrou曲thetheoryanalysis．VFMadoptstheincorrlpressibleliquidfomthatappearsinCASA，inwhichsomeprogresshasbeenmade，namely，theefrectofthenuidisinc锄atedcompletelybyVinualmassmatrix

5、，andtheVinualmassmatrixoftheliquidisobtainedbythebounda巧elementmethod(BEM)withthepropert)，ofanal”icsolution．Basedonthestudyonthedrymodesandthewetmodesofoneringentbox，theVaryinglawsofinnuenceoftheliquidonthestrIlcturemodalcharacteristicsarereVealed．Atthesametime，thest

6、udyresultindicatesthewell-regulatedoth锄essbetweenthewetmodesresults矗omthetwomethods(VFMandCASA)：withincreaseinVibration丘equency，notonlytheefrectof1iquidonthestmcturedynamiccharacteristicdecreasesg，adually，butalsothedifrerencebetweenthetwomethodsdecrease．收稿日期：2014—08—

7、06：修回日期：2014—09—26作者简介：薛杰(1983一)，男，硕士，研究领域为结构强度与振动分析，流固耦合动力学第41卷第1期薛杰，等：充液容器流固耦合模态仿真分析研究91k卵哪血：nuid_s仃ucturecoupling；coupledacoustic—stmcturalanalySis；Virtualfluidmass；modalanalySis0引言在航天、航空、化工、船舶等工程领域，人们已经越来越多地注意到流体与固体间相互作用的问题，即流固耦合问题。因此，出现了许多文献【1_3】对各种具体的流固耦合问题进行研究

8、及阐述，目前普遍的观点认为：按照耦合机理的不同，问题基本可以分为两大类：第一类是两相域部分或者全部重叠在一起，难于分开，如渗流问题。第二类是耦合面仅发生在两相交界面上。其中，充液容器的流固耦合振动问题就是第二类流固耦合问题中很重要的一类。近年来，虽然有许多文献M