[發明專利]航空管道三維流固耦合參數共振響應特性預測方法和裝置

在審

• 申請號: 201910001794.6
• 申請日: 2019-01-02
• 公開（公告）號: CN109635500A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 岳珠峰;李錢;劉偉
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司 11438
• 代理人: 闞梓瑄

本發明涉及航空輸流管道的動力學設計技術領域，提出一種航空管道三維流固耦合參數共振響應特性預測方法和裝置。該航空管道三維流固耦合參數共振響應特性預測方法根據相關參數建立航空輸流管道的三維流固耦合動力學模型；根據動力學模型建立航空輸流管道的三維流固耦合動力學運動方程；根據動力學運動方程得到有限維矩陣方程；根據有限維矩陣方程得到航空輸流管道在預設脈動頻率范圍內的參數共振響應特性。得到了參數共振響應特性，可有效的避開共振區間，防止發生參數共振，提高了航空輸流管道的使用壽命以及安全性。

技術領域

本發明涉及航空輸流管道的動力學設計技術領域，尤其涉及一種航空管道三維流固耦合參數共振響應特性預測方法和裝置。

背景技術

航空液壓、燃油管道系統具有介質傳輸和能量傳遞的重要作用。其載荷環境相比傳統工業輸流管道而言較為特殊。處于復雜的內部壓力脈動和外部結構振動激勵的綜合作用。管內流體運動狀態的變化會與管壁結構相互作用，會產生流固耦合現象，誘發管道結構發生振動。尤其是由泵源激勵輸送流體時，管道的流速一般不是理想穩定的，航空管道受泵的交變吸排油動作，管內流體大多情況下是脈動形式的流速。當流速、脈動頻率和脈動幅值滿足一定的條件時，輸流管道便會發生參數共振。具體表現為，系統的負剛度項是時變的且其頻率在系統固有頻率的兩倍或某兩階固有頻率之和處發生的共振現象。

這種參數共振會引發管內噪聲擴散，管道壽命降低以及管接頭的破壞，將嚴重影響到航空輸流管道系統的安全性。

因此、有必要提出一種新的航空管道三維流固耦合參數共振響應特性預測方法和裝置。

所述背景技術部分公開的上述信息僅用于加強對本發明的背景的理解，因此它可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術航空輸流管道無法預測參數共振響應特性而導致航空輸流管道系統的安全性較低的不足，提供一種可以預測航空輸流管道的參數共振響應特性從而提高航空輸流管道安全性的航空管道三維流固耦合參數共振響應特性預測方法和裝置。

本發明的額外方面和優點將部分地在下面的描述中闡述，并且部分地將從描述中變得顯然，或者可以通過本發明的實踐而習得。

根據本發明的一個方面，一種航空管道三維流固耦合參數共振響應特性預測方法，包括：

根據相關參數建立航空輸流管道的三維流固耦合動力學模型；

根據所述動力學模型建立所述航空輸流管道的三維流固耦合動力學運動方程；

根據所述動力學運動方程得到有限維矩陣方程；

根據所述有限維矩陣方程得到所述航空輸流管道在預設脈動頻率范圍內的參數共振響應特性。

在本公開的一種示例性實施例中，所述相關參數包括：

幾何參數，包括所述輸流管道的內徑、外徑和總長度；

物理參數，包括所述輸流管道的彈性模量和密度；

工況參數，包括所述輸流管道內流體的平均流速、脈動幅值和脈動頻率。

在本公開的一種示例性實施例中，根據所述動力學運動方程得到有限維矩陣方程，包括：

根據所述動力學運動方程采用伽遼金方法得到所述有限維矩陣方程。

在本公開的一種示例性實施例中，根據所述有限維矩陣方程得到所述航空輸流管道的參數共振響應特性，包括：

根據所述有限維矩陣方程采用龍格庫塔方法計算輸流管道的參數共振響應特性。

在本公開的一種示例性實施例中，所述參數共振響應特性包括：