航天器贮箱液体的有效转动惯量(下)

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1、2011年第2期导弹与航天运载技术No．22011总第312期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo．312文章编号：1004—7182(2011)02．0015．05航天器贮箱液体的有效转动惯量(下)马斌捷1，刘(1．北京强度环境研究所，北京，100076；桢1，林宏22．北京宇航系统工程研究所，北京，100076)摘要：分析整理了航天器圆环筒形平底筘箱内液体的有效转动惯量计算方法，修正了现有文献中的错误，在常用的参数范围内对液体的有效转动惯量进行了计算，对其变化规律和影响

2、因素做了物理分析，推导了液体滚转有效转动惯量的计算公式，并给出了适用的近似计算方法．对于纵向挡板引起的液体滚转有效转动惯量，给出了工程计算方法，能够确定滚转时液体的有效转动惯量和阻尼的量级和范围．讨论了横向挡板对绕横轴的液体有效转动惯量的影响，指出了目前未解决的问题，提出了开展液体有效转动惯量工程研究的建议．关键词：液体晃动；阻尼；转动惯量中图分类号：V412文献标识码：AEffectuaILiquidInertialMomentinSpacecraftTank(Ⅱ)MaBinjiel，LiuZ

3、hen1，LinHong2(1．BeijingInstituteofStmctureandEnVironmentEngineering，Beijing，100076；2．BeijingInstituteofAstronauticalsystemsEn百neering’Beijing，100076)Abstract：Thispaper姐alyzes柚dsettlesttIecomputationalmemodsabouttlleeff&tiVeliquidinenialmornentinannul

4、”tank，computesmeliquidineftialmom髓tinmer蚰geofcommonp撤metel。s，ca玎ies伽t也ephysical蛐alysison也eVaryingrIlles蛐dinnuencingfacto璐，developsttIefo彻ulaabouttheem圮tiveliquidinenialrollingmoment，柚ddescribcstlleapproximatecomputation“methodfor铋gineeringapplication

5、．TheengineercomputationmetIlodhasgiVenoutfortlleinertiamomentcausedbybames．Using山ismethod，tlleleVel弛dr柚geofboththeea’ectiVeineniamoment粕dthedaIIlpingofliquidscouldbeobtained．Intheend，theef艳ctofthetransVerseb棚et0ttleeff酏tiveliquidinertiamomentisdiscus

6、sed．Andsomeuns01Vedproblemsarepointedout．ThesuggestionsonmeeffectiveliquidineniamomentaregiVenforengineefingpurpose．KeyWords：Liquidsloshing；D锄ping；I妣rtiamomem3液体绕纵轴的有效转动惯量贮箱绕纵轴做滚转运动时，贮箱内有一部分液体由于剪切力参加了运动，绕纵轴的有效转动惯量和阻尼就体现了这部分液体的贡献。剪切力与速度梯度和液体粘性有关，因此绕纵轴

7、的转动惯量和阻尼与滚转频率有关，随着频率的增加，有效转动惯量减小，转动阻尼增加【I】。从剪切力的作用看，转动惯量由贮箱内壁附加液体产生，因此需要考虑贮箱侧壁、箱底和环向挡板的作用。设绕纵轴滚转运动方程和简谐滚转角分别为坩+c扫=』lf(t)，p=印泔，圆环筒形贮箱下底有效转动惯量和阻尼分别为【l】妻=蔷和岽[cos(击扣(删)㈤击=等名卜斗(击争n(删)(7)式中掣为动力粘度，y=F，p为运动粘度，五=厮为无量纲频率，忙pⅡ，4J以为液体固化的纵轴转动惯量。从上面的公式可知，箱底的宽度效应体现在

8、前面的因子(1一矿)上，对于火箭贮箱，由于隧道管的直径比贮箱直径低一个量级，七4可以不考虑，当液体较深或滚收稿日期：20lml2一lO；修回日期：20IO．12．30作者简介：马斌捷(1％1．)，男，硕士，研究员，主要从事结构强度与动力学研究16导弹与航天运载技术2011年转频率较大时，式(6)，(7)的指数项趋于零，无量此时2Ⅳ个表面变为一个表面，求和号中第2个指数项纲参数趋于击云，击。圆环筒胱槲壁蒯的Ⅳ荔要蠢花薇翥嚣躲肛黜滞硼博个环形挡板(挡板宽度为w)的有效转动惯量和阻尼文献【l】给出的贮