矩形貯箱的流固耦合振動(dòng)分析.pdf

1、流固耦合動(dòng)力學(xué)是研究變形固體在流場作用下的各種行為以及固體變形對(duì)流場的影響的一門交叉學(xué)科，在航天航空、海洋船舶、壓力容器和軌道交通等領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用。結(jié)構(gòu)與流體耦合前后的特性有著明顯地差異，其流固耦合機(jī)理是一個(gè)值得研究的課題，本文著重研究了矩形薄板結(jié)構(gòu)在與流體耦合的情況下其微分方程的一種求解方法，得到了薄板的耦合振動(dòng)頻率公式及其振動(dòng)特性規(guī)律。
　　首先，通過流體力學(xué)、彈性力學(xué)和流固耦合動(dòng)力學(xué)的相關(guān)知識(shí)，給出了描述耦合系統(tǒng)的微分方程

2、，并采用近似求解方法進(jìn)行求解，即速度勢函數(shù)采用時(shí)間函數(shù)隱式顯示形式，撓度函數(shù)采用多項(xiàng)式函數(shù)的偶性延拓形式，預(yù)設(shè)滿足邊界條件的流體速度勢函數(shù)和薄板撓度函數(shù)，使用傅里葉變換、Galerkin積分和微分變換的方法，從二維維度上推導(dǎo)出薄板的耦合振動(dòng)頻率公式;其次，將推導(dǎo)出的薄板耦合振動(dòng)頻率公式用于計(jì)算，并與參考文獻(xiàn)進(jìn)行對(duì)比，分析了兩個(gè)結(jié)果的差異性和產(chǎn)生誤差的原因，在此基礎(chǔ)上，分析了振動(dòng)時(shí)考慮流體影響的三種形式，引入薄板每單位面積質(zhì)量的修正系數(shù)對(duì)

3、公式進(jìn)行修正，得到修正的薄板耦合振動(dòng)頻率公式;然后，將修正的耦合振動(dòng)頻率公式用于計(jì)算，再與參考文獻(xiàn)進(jìn)行對(duì)比，修正公式的計(jì)算結(jié)果與參考文獻(xiàn)之間的誤差明顯減小，證明了本方法的可行性。最后，運(yùn)用修正公式和有限元分析，在引入無量綱參數(shù)的情況下，分析了薄板長寬比、薄板板厚、流體深度和流體密度等因素對(duì)系統(tǒng)耦合振動(dòng)頻率的影響，并使用本文方法對(duì)燃油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)方案進(jìn)行了分析。
　　結(jié)果證明:針對(duì)側(cè)壁為剛性、底板為彈性的矩形貯箱流固耦合系統(tǒng)，用