彈性側(cè)壁液艙內(nèi)液體晃蕩問題研究.pdf

1、液體晃蕩問題在運(yùn)輸系統(tǒng)的安全方面具有極大的工程意義。任何部分載液的運(yùn)輸工具，運(yùn)動(dòng)時(shí)都存在晃蕩問題。當(dāng)外界激勵(lì)頻率接近液艙內(nèi)流體的固有頻率時(shí)，很容易產(chǎn)生劇烈的晃蕩，產(chǎn)生極大的沖擊壓力，引起結(jié)構(gòu)損壞，甚至產(chǎn)生足夠大的彎矩使其失穩(wěn)。液體晃蕩是一種非常復(fù)雜的流體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，具有高度的非線性。由于其復(fù)雜性，至今其理論分析仍很不完善，一直是航天、船舶等領(lǐng)域的熱門研究課題。
　　本文在液體晃蕩實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步發(fā)展了影像采集和分析技術(shù)，獲得了液艙內(nèi)晃蕩

2、液體自由表面變化的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對強(qiáng)非線性自由表面流的無接觸測量;通過壓力采集系統(tǒng)，得到了作用在彈性側(cè)壁液艙艙壁上的晃蕩壓力;采用光纖光柵傳感解調(diào)儀，獲得了彈性側(cè)壁結(jié)構(gòu)在晃蕩荷載作用下的高精度和穩(wěn)定的應(yīng)變數(shù)據(jù)。通過掃頻實(shí)驗(yàn)得到了液艙內(nèi)液體的最低階固有頻率。
　　對水平簡諧激勵(lì)下、彈性側(cè)壁液艙內(nèi)液體晃蕩問題進(jìn)行了模型實(shí)驗(yàn)研究，考慮不同液深、不同激勵(lì)振幅和頻率，對液艙內(nèi)不同位置處的自由液面高度和晃蕩壓力等水動(dòng)力特性進(jìn)行了研究，并與剛

3、性實(shí)驗(yàn)結(jié)果及理論值進(jìn)行了對比。分析發(fā)現(xiàn)，彈性側(cè)壁液艙和剛性液艙內(nèi)各測點(diǎn)自由液面高度接近，而作用于彈性側(cè)壁靜水面位置以下測點(diǎn)上的晃蕩壓力峰值較剛性艙壁上偏小8～16％。
　　分析了彈性側(cè)壁液艙結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，考慮不同激勵(lì)頻率與振幅，從時(shí)域和頻域兩個(gè)不同角度，對彈性側(cè)壁液艙不同位置處的結(jié)構(gòu)應(yīng)變進(jìn)行了分析。研究表明，在應(yīng)變歷時(shí)曲線中呈現(xiàn)出很明顯的雙峰特征;共振時(shí)，在液艙頂蓋上，頂角位置處更容易出現(xiàn)較大的應(yīng)變，在液艙側(cè)壁上，拉、壓應(yīng)變的最