利用气浮技术进行贮箱晃动试验方法研究

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1、第43卷第2期2017年4月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPUISIONV01．43．№．2Apr．2017利用气浮技术进行贮箱晃动试验方法研究程宏川1,2，吴剑1,2，廖云龙1，一，张银勇1,2(1．上海空间推进研究所，上海201112；2．上海空间发动机工程技术研究中心，上海201112)摘要：针对某型号大容积贮箱，其晃动特性直接影响到整个系统的动力学特性及轨道控制系统。为了获得该贮箱不同工况下的一阶自由晃动频率，首次提出利用气垫悬浮技术进行贮箱晃动试验的新方法，利用该方法设计出一整套试验系统，该系统包含试验件、激励

2、系统、气浮控制系统、数据采集系统及加注排放系统等。使用试验系统开展不同工况条件下的液体晃动试验，并用CFD软件对该贮箱进行时域分析，结合傅立叶变换最终获得仿真结果。分析比较晃动试验结果、理论计算结果及CFD仿真计算结果，结果显示3种结果一致吻合，测试系统的可靠性和理论CFD仿真结果的正确性均得到验证。关键词：贮箱晃动试验；气垫悬浮技术；CFD仿真计算中图分类号：V433．9—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2017)02—0047—05Researchonnewmethodoftankliquidsloshingtes

3、tbasedonairflotationtechnologyCHENGHongchuanl’，WUJianl一，LIAOYunlon91一，ZHANGYinyon91，2(1．ShanghaiInstituteofSpacePropulsion，Shanghai2012，China；2．ShanghaiEngineeringResearchCenterofSpaceEngine，Shanghai2012，China)Abstract：Thesloshingcharacteristicsofatypeoflargevolumetanka

4、ffectthewholesystemdynamiccharacteristicsandorbitcontrolsystemdirectly．Inordertogetthefreesloshingfrequencyofthetankunderdifferentworkingconditions，anewmethodoftankliquidsloshingtestbasedonaircushionflotationtechnologyisproposed．Asetofexperimentsystem，includingtank，exci

5、tationsystem，airflotationcontrolsystem，dataacquisitionsystemandfilling＆drainingsystem，isdesignedbythismethodtosolvetheliquidsloshingproblemunderdifferentworkingconditions．ThefinalsimulationresultswereachievedbyFouriertransformandtimedomainsimulationanalysisresultsobtain

6、edbyCFDsoftware．Theresultsindicatethatthetestresult，theoryresultandtheCFDsimulationresultareconsistent，andprovethatthetestsystemisreliableandthesimulationresultsofCFDarecorrect．Thetestresultsprovideanimportantreferenceandsupportingdatafortankdesignoptimizationandlaunchv

7、ehicleattitude&orbitcontrolsystemdesignoptimization．Keywords：tankliquidsloshingtest；aircushionflotationtechnology；CFDsimulationcalculation收稿日期：2016—09—21；修回日期：2016—12—16作者简介：程宏川(1984一)，男，工程师，研究领域为结构仿真及应用48火箭推进2017年4月0引言’在航天器众多部件产品中，贮箱承担着非常重要的作用。贮箱内液体的晃动特性，如晃动频率会直接影响到整个系

8、统的性能。传统的贮箱晃动试验采用悬垂法，悬垂法的缺点是无法避免重力分量对于整个系统的影响。气垫悬浮技术，是指在气垫片的气囊中充人压缩空气，空气将气囊鼓起，并与地面接触，在气囊中间形成密封气腔，随着空气压力增大，气囊内的压