首页> 中文学位 >液体非线性晃动数值研究及其在罐式车辆中的运用
【6h】

液体非线性晃动数值研究及其在罐式车辆中的运用

代理获取

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 液体晃动研究现状

1.2.1 解析方法和实验方法

1.2.2 数值方法

1.3 液固耦合系统研究进展

1.4 本文的主要内容

第二章 二维非线性晃动的数值方法

2.1 液体晃动的数学模型

2.2 晃动模型的线性化

2.3 基于自由液面预测的数值方法

2.3.1 σ变换方法

2.3.2 晃动方程及其边界条件的数值解法

2.3.3 数值算法的收敛性

2.4 本章小结

第三章 二维非线性晃动的数值模拟

3.1 自由晃动

3.1.1 自由晃动的非线性特征

3.1.2 数值算法的适用范围

3.2 充液容器在水平激励下的液体晃动

3.2.1 一般情况

3.2.2 共振

3.2.3 不同充液率下的拍现象

3.2.4 浅水情况下的行波

3.2.5 算法的适用范围

3.3 充液容器在竖直激励下的液体晃动

3.3.1 稳定性分析

3.3.2 竖直激励下的非线性受迫晃动

3.4 水平激励下液体晃动的实验研究

3.4.1 第三阶共振实验

3.4.2 第一阶拍振实验

3.5 本章小结

第四章 液固耦合系统的横向振动

4.1 基本数学模型

4.2 数值模拟算法

4.3 耦合系统横向振动模型的线性化

4.4 自由振动

4.5 受迫振动

4.5.1 耦合系统的第一阶共振

4.5.2 外激励频率在第二阶共振区域的受迫振动

4.5.3 因素变化对晃动非线性效应的影响

4.5.4 第三阶共振附近的系统振动

4.6 本章小结

第五章 液固耦合系统的竖直振动

5.1 基本数学模型

5.2 数值模拟算法

5.3 稳定性分析

5.4 自由振动

5.4.1 稳定与不稳定的液体晃动

5.4.2 稳定性参数在分界线附近处的液体晃动

5.5 受迫振动

5.5.1 稳定与不稳定的液体晃动

5.5.2 不同激励频率下的非线性效应

5.6 本章小结

第六章 罐式车辆中的液体晃动

6.1 罐式车辆制动时的液体晃动

6.1.1 基本数学模型

6.1.2 参数变化对液体晃动的影响

6.1.3 晃动抑制措施

6.2 罐式车辆平顺行驶时的液体晃动

6.2.1 基本数学模型

6.2.2 路面激励的构造

6.2.3 1/4车辆模型在路面激励下的随机振动

6.2.4 因素变化对车辆模型振动的影响

6.2.5 罐式车辆行驶平顺性优化方法

6.3 本章小结

第七章 全文总结

致谢

参考文献

作者简介

展开▼

摘要

液体晃动以及液固耦合的相互作用广泛存在于各种工程领域中。液体的大幅晃动通常具有较强的非线性,计算难度较大。特别的,剧烈晃动的液体会产生很大的冲击载荷,进而严重地影响充液容器及其相关系统的运动稳定性,甚至可能会造成系统结构的破坏。因此,关于液体晃动动力学特性的研究具有非常重要的理论意义和实际价值。对于罐式汽车而言,其在行驶过程中引发的液体晃动,也会对车辆的稳定性和行驶平顺性产生一定的影响。本文主要采用数值方法研究液体非线性晃动以及液固耦合系统的振动,并且讨论了罐式汽车在运动过程中的液体晃动效应。
  首先,提出了一种改进的数值算法求解二维非线性晃动问题。使用σ变换法将流体区域规则化,预测下一时刻的自由液面并代入到连续性方程和固壁边界条件,对于自由液面边界条件则采用近似代替的方法将其线性化,而方程组最终求出的解将作为下一时刻自由液面的校正。该方法具有良好的收敛性和稳定性,适用于求解带有运动边界的数学问题。
  其次,运用该数值算法求解了液体自由晃动,以及容器在水平激励和竖直激励下的受迫晃动三种情况。通过与解析解的比较验证了数值算法的准确性。数值计算结果揭示出大幅晃动的非线性特征,同时还探讨了激励频率、幅值和初始自由液面等因素变化对非线性效应的影响。此外,对于水平激励下的受迫晃动还进行了相关实验研究。
  第三,构造液固耦合系统横向振动和竖直振动的力学模型,提出一种基于前述非线性晃动计算格式的数值方法来求解液体和固体耦合的动力学方程。对于耦合系统的横向振动,主要研究了自由振动以及各阶共振情况下的晃动非线性效应。对于耦合系统的竖直振动,讨论了振动过程中的晃动稳定性,以及晃动非线性因素对容器运动的作用效果。
  最后,以罐式汽车为实际对象,研究了液体晃动对于车辆制动性和行驶平顺性的影响。采用数值方法计算了罐车制动时引起的自由液面运动和罐体所受的晃动力,同时讨论了不同加速度和充液率条件下的晃动力变化规律以及非线性效应。建立1/4罐式车辆模型,计算了该模型在路面随机激励下的动态响应。计算结果显示罐体的加速度功率谱可以分解为线性和非线性两个频率成分。此外,对于防波板的晃动抑制作用以及车辆的平顺性优化方法也进行了一定的分析。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号