基于特征线法的液压管路流固耦合振动仿真分析

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雅宝题库答案
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雅宝题库解析:
液压系统由于其本身出力大,工作平稳等特点,在飞机上得到广泛的应用,并且在可预见的相对一段时间内还无法完全被取代。飞机液压能源系统由泵源,马达,作动筒,各类阀,管路以及蓄能器等辅助元件构成,以液压油为工作介质,传递能量,完成指定的工作任务。管路振动其实是液压系统内的流量瞬态变化从而引起的扰动,这些扰动通过流体管道传递到系统中的其他部件。由于液压系统中液压介质的选取,和本身的设计,所以液压系统具有很多的特定性。管道系统是一个复杂弹性机械系统。引起管路系统振动的原因很多,在液压系统中一般认为主要的振动和噪声来源于油泵。除此之外,管道在输送流体时,由于管道的形状变化,管路上液压系统部件的启停,也会产生管道振动题目。管流脉动对管道结构作用的结果表现为随时间周期性变化的流体压力脉动,当流体压力脉动与机械结构的固有频率相重合时,管道将发生机械共振。这种现象称为流固耦合。由于现实中流体和管路存在相互作用,称之为耦合,在管路系统工作中,管道的振动都是由于耦合引起的,而共振仅仅是其中一种工况特殊,危害大的状态。管路系统流固耦合振动题目有着广阔的工程背景, 它的研究成果可直接应用于水利电力、机械、化工、航空航天以及核工程等各个领域。同时在学术领域, 它也有很大的意义,对于系统耦合分析以及液体流动状态都很有意义。但是由于现实的液压系统成本昂贵,难以反复的进行实物试验,而且流固耦合的工程分析很难,极难通过实物的实验来完成分析,所以现在往往采用仿真分析。仿真(Simulation)就是通过建立实际系统模型并利用所见模型对实际系统进行实验研究的过程,它涉及到系统分析、控制理论、计算方法和计算机等多个学科。将管路系统进行一定的条件约束,可以建立起一个相对应的偏微分数学模型,基于这样一个偏微分模型,在该系统中考虑到液体和管路间的摩擦,并在仿真过程中对方程进行空间插值和时间插值的方式对系统进行修正。使得仿真结果和现实中的管路状态趋于一致。通过使用经典的特征线(MOC)方法,将其进行简化,使之变为常微分方程,就可以对常微分方程使用迭代的方法进行计算,而迭代方法是计算机计算的优势。在得到基于MOC方法的常微分方程以后,可以利用计算机进行迭代求解,使用Matlab软件,进行算法的计算机编程,得到可以在计算机上运行的仿真程序,并利用Matlab的图形功能,绘制出仿真得到的工作曲线,就可以对管路的工作状态进行直观的分析。通过仿真管路系统的工况,得出管路的振动状态,分析管路的管道力等数据,观察系统的总体走向,可以给设计和试验提供参考,所以流固耦合仿真在管路振动分析上有重要的现实意义。





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