基于声-固耦合算法的储液容器湿模态分析.pdf

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1、第36卷第5期四川兵工学报2015年5月【基础理论与应用研究】doi：10．11809／scbgxb2015．05．039基于声一固耦合算法的储液容器湿模态分析杨呜，王辉，段玉康，陈松，王绍助(四川航天系统工程研究所，成都610100)摘要：基于声一固耦合算法分析含有液体的储液容器固有特性。将计算域分为液体区域和固体区域两部分，利用声学单元模拟液体，液体表面设置为自由液面条件，利用板壳单元模拟固体结构，流一固分界面使用绑定约束处理。分析了储液容器的干模态、预应力模态、湿模态等共4种工况。计算结果表明，预应力的作用使容器固有频率有增大的趋势，而

2、液体的惯性效应使得容器固有频率明显下降，且惯性效应的影响明显大于预应力的影响，前者的影响可以忽略。关键词：声一固耦合；预应力模态；湿模态；惯性效应本文引用格式：杨鸣，王辉，段玉康，等．基于声一固耦合算法的储液容器湿模态分析[J]．四川兵工学报，2015(5)：152—154．Citationformat：YANGMing，WANGHui，DUANYu—kang，eta1．WetModeAnalysisofLiquidStorageContainersBasedonAcoustic—StructureCouplingMethod[J]．Jour

3、nalofSichuanOrdnance，2015(5)：152—154．中图分类号：TB122文献标识码：A文章编号：1006—0707(2015)05—0152—03WetModeAnalysisofLiquidStorageContainersBasedonAcoustic-StructureCouplingMethodYANGMing，WANGHui，DUANYu—kang，CHENSong，WANGShao—zhu(SichuanAerospaceSystemEngineeringResearchInstitute，Chengdu6

4、10100，China)Abstract：Wetmodeofliquidstoragecontainerswasanalyzedbasedonacoustic—structurecouplingmeth-od．Thecomputationaldomainwasdividedintoliquiddomainwhichwassimulatedbyacousticelementandsoliddomainwhichwassimulatedbyshellelement．Thefreedomsofinterfaceelementsweretied．Dr

5、ymode，wetmodeandprestressedmodeofliquidstoragecontainersweresimulated．Throughanalysisofcal—culationresults，naturalfrequencyhasatrendofincreasebyprestresseffect，whichdecreasedobviouslybyinertialeffect．Theinfluenceofprestresseffectcanbeneglected．Keywords：acoustic-structurecou

6、pling；prestressedmode；wetmode；inertialeffect结构的模态分析对结构的性能分析、功能评价、动态设态的影响。分析预应力的影响主要是准确提取作用于结构计均具有重要意义。求固有模态时不考虑周围流体的影响表面的压力载荷，在进行模态分析之前先进行一轮静力学分而得到的模态称为干模态，考虑到周围流体影响得到的为湿析，并在分析结果的基础上进行模态计算。分析附加质量效模态⋯。对盛液容器、潜器、半潜器等工作在流体环境中的应的关键是要得到准确的附加质量分布。计算结构的附加结构来说，湿模态才是其工作动力学特性的真正表征。流体质

7、量已经有多种方法，如基于理想流体假设的切片法，基对结构固有特性影响主要反映在2个方面：其一是流体作用于N—S方程的CFD方法J。本文利用声一固耦合¨的于结构表面的压力载荷而引起的预应力效应I4J，其二是流方法分析盛液容器的湿模态，模态计算过程中可以直接考虑体随同结构振动而引起的附加质量效应一。要得到在流液体的附加质量效应，避免了较为麻烦的附加质量计算。场中工作结构的动力学特性就必须考虑上述2个因素对模收稿日期：2014—10—29作者简介：杨鸣(1985一)，男，博士研究生，工程师，主要从事发射环境控制研究。154四川兵工学报http：／／s

8、cbg．qks．cqut．edu．cn／处理时可以忽略不计。最后，虽然声一固耦合方法是一种处理湿模态问题的理想方法，但该方法尚不能处理诸如物体出水或者入水这一类包含