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液体火箭发动机输流管振动分析与设计.docx
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液体火箭发动机输流管振动分析与设计.docx
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摘要
建立了仿真模型对液体火箭发动机三维输流管结构进行动力学与振动响应研究,基于仿真分析结果
设计管路支撑构型,以提高稳定性、降低振动幅值。首先,基于 ANSYS Workbench 分别建立两
端支撑输流 直管和曲 管流固耦 合动力学 仿真模型,将仿 真得到的 动力学特 性与理论 计算进行 对比,
验证仿真方法的有效性;然后,建立液体火箭发动机三维输流管路流固耦合振动仿真模型,分析其
动力学与振动特性;最后,基于仿真结果提出管路支撑构型设计。
Abstract
In this paper, a simulation model was established to study the dynamics and
vibration response of the 3D fluid-conveying pipe structure of liquid rocket engine.
Based on the simulation analysis results, the pipeline support configuration was
designed to improve the stability and reduce the vibration amplitude. Firstly, based
on ANSYS/Workbench, the fluid-structure coupling dynamics simulation models of
straight pipe and curved pipe supported at both ends were established respectively,
and the dynamic characteristics obtained by simulation were compared with
theoretical calculation to verify the effectiveness of the simulation method. Then a
3D pipeline fluid-solid coupling vibration simulation model of liquid rocket engine
was established and its dynamics and vibration characteristics were analyzed.
Finally, based on the simulation results, the design of pipeline support configuration
was proposed.
译
关键词
流固耦合; 输流管; 振动仿真; 动力学
Keywords
fluid-solid coupling; fluid conveying pipe; vibration simulation; dynamics
译
输流管道是一种典型的流固耦合结构模型,常见于航空航天、石油化工、海洋工程等领域,对输流
管动力学的研究具有重要的工程意义与学术价值
[ 1,2]
。众多学者针对输流管模型进行了一系列研究,
大多是基于 Hamilton 原理建立输流管动力学理论模型。1994 年,Semler 等
[ 3]
推导了输流管二
维非线性振动微分方程;2007 年,Wadham-Gagnon 等
[ 4]
基于修正的 Hamilton 原理将悬臂输
流管由二维的动力学方程扩展至三维动力学模型。
然而,工程中的输流管结构越来越复杂,经典的输流管控制方程对直管模型有效,而对曲管模型必
须采用新的方法。绝对节点坐标法被越来越多地应用在输流管研究中,蔡逢春等
[ 5]
基于绝对节点
坐标法对输流管的非线性特性进行了研究。Stangl 等
[ 6]
基于绝对节点坐标法对输流管的大变形做
了研究。周坤等
[ 7]
应用绝对节点坐标法研究了周期性输流管道的动力学特性。此外,有限元仿真
软件也被越来越多地应用于输流管结构研究中
[ 8-14]
。赵江等
[ 8]
对 T 形管的流固耦合特性进行了研
究。马宁等
[ 9]
基于 ANSYS 二次开发技术对埋地管道进行了应力分析。干俊
[ 10]
利用 ADINA 对半
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