刚液耦合动力学论文-李晓玉,岳宝增

刚液耦合动力学论文-李晓玉,岳宝增

导读:本文包含了刚液耦合动力学论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献,主要关键词:充液航天器,多尺度方法,幅频响应,非线性动力学

刚液耦合动力学论文文献综述

李晓玉,岳宝增[1](2019)在《基于多尺度方法的平动圆柱贮箱航天器刚–液耦合动力学研究》一文中研究指出以充液航天器为工程背景,借助多尺度方法研究刚–液耦合动力学系统非线性动力学特性.利用多维模态方法,将描述横向外激励下圆柱贮箱中液体非线性晃动的自由边界问题转换为液体模态系数相互耦合的有限维非线性常微分方程组.推导液体晃动产生的作用于贮箱壁的晃动力和晃动力矩的解析表达式,进而建立航天器刚体部分平动和液体晃动耦合的非线性动力学方程组.应用多尺度方法对刚–液耦合系统的动力学特性进行解析分析,通过固有频率的特征方程求解耦合系统固有频率,推导外激励频率接近耦合系统第一阶固有频率时液体晃动稳态解的幅值频率响应方程.结合数值方法,研究了液体晃动稳态解的幅值频率响应曲线和激励–幅值响应曲线.结果表明,随充液比变化,液体晃动稳态解的幅值频率响应曲线会发生软、硬弹簧特性转换现象和"跳跃"现象;幅值频率响应曲线的软、硬弹簧特性转换点受重力加速度和弹簧刚度系数影响;以上所得研究结果表明,考虑非线性效应时的刚–液耦合系统动力学特性与传统的线性系统模型所显示的动力学特性具有本质区别.本文的研究工作对进一步分析充液航天器刚–液耦合非线性动力学特性具有重要参考价值.(本文来源于《力学学报》期刊2019年05期)

史嘉伟[2](2019)在《合成射流无阀压电微泵的电—固—液耦合模拟及动力学建模》一文中研究指出本文主要研究内容是对合成射流无阀压电微泵进行动力学建模以及多物理场电-固-液耦合模拟。尽管无阀压电微泵的特征尺度在微米级别,微泵内部的流动与宏观流动的状态不太一样,但是由于介质是液体,一般在宏观运动中所用到的动量和能量的方程都可以应用在微观流体中。在微观的尺度下,整个无阀压电微泵的耦合特性增强,但对于耦合特性的研究还处于空白的状态,除此之外,由于动力学建模和实验研究的困难也给耦合研究带来很大的挑战。耦合模拟研究涉及到多物理场如电场、固体场以及流体场,多物理场耦合模拟可以更好的模拟实际工况下微泵的运行,但是现在对于合成射流无阀压电微泵的模拟分析还处于单一的流体场或者是固体场,其他的物理场并没有考虑进去,所以并没有能够准确的模拟合成射流无阀压电微泵的实际情况。本文通过对合成射流无阀压电微泵通过理论建模分析,利用全耦合的数值模拟和实验相结合的方法,对合成射流无法压电微泵进行多物理场电-固-液耦合模拟,研究如下几部分内容:对合成射流理论作了详细的介绍并对合成射流的形成条件作了详细的阐述,了解合成射流的形成条件并对其进行理论推导,得到形成合成射流的必要条件。了解合成射流无阀压电微泵中微观流体的运动,并介绍了描述微流体运动中的无量纲数,除此之外对压电效应和压电材料作了详细的介绍。对双层压电驱动器基于弹性薄板理论进行简化并对其进行动力学建模,并推导其振动位移方程。对压电振子进行电-固耦合模拟,得到其不同电压下的振动位移以及振子在半径方向的位移。对压电振子进行振动位移实验验证电-固耦合模拟的正确性,从模拟和实验的比较图中可以看出,电-固耦合模拟的结果与测量位移的结果基本的重合。对合成射流无阀压电微泵整体进行动力学建模得出泵内部的压力和界面速度以及固有频率。使用专业的耦合软件COMSOL Multiphysics对合成射流无阀压电微泵进行多物理场电-固-液耦合模拟,对合成射流无阀压电微泵进行了叁维结构下的耦合模拟分析,建立耦合模型,进行包括压电振子本身的电-固耦合分析以及振子与流体的固-液耦合分析的双向的耦合分析,全面的分析了耦合作用下的压电驱动器的服役特性以及流体流动的流动特性,压力驱动器的吸入阶段的最大位移处也是排出阶段的最大位移处,同时从流线图中可以看出合成射流的形成的过程,符合当时对于合成射流无阀压电微泵的设计理念。由模拟可知压电振子上的加载的电压和频率必须在某一个固定的范围内合成射流无阀压电微泵才能够大流量的出流,主要是因为合成射流出流主要的原因在于合成射流腔的尺寸是一定的,而涡对的形成与发展以及对于腔中的流体的卷吸需要一定的时间以及足够的流体,所以电压过大或者频率过低过高都不能够满足条件。对合成射流无阀压电微泵进行实验验证,实验结果表明,当频率不变时,低频率下,不管电压如何变化,微泵的出口流量都很小,当频率变高时,电压增大流量先增大后来保持不变。当电压保持不变时,频率出口流量随着频率的增大而增大,但超过100Hz后出口流量也会变得很小。这符合之前耦合模拟的结果。(本文来源于《江苏大学》期刊2019-06-01)

黄中烈[3](2019)在《带贮罐类重型车辆动力学建模与刚—液耦合特性研究》一文中研究指出随着我国经济的飞速发展,国内对于带贮罐类重型车辆的需求出现快速增长的形势。在转弯或者紧急避让下,贮罐内液体将产生剧烈的晃动,相应的不平衡晃动和晃动力矩不仅容易影响车辆的操纵稳定性和横向行驶稳定性,甚至还会与车辆的悬架系统产生复杂的耦合共振效性,加剧车辆侧倾和侧翻概率,对道路交通安全带来重大的隐患。本文将以带贮罐类重型车辆为主要研究对象,考虑晃动阻尼及液体与防晃板间的液-固耦合影响,综合运用理论分析、有限元仿真和数值模拟等方法,较系统的完善贮罐内液体晃动的实用等效力学模型;建立带贮罐类重型车辆的侧倾动力学模型,运用拉格朗日方程推导相应的动力学状态方程,通过大量数值仿真,深入系统的研究该类型车辆的耦合动力学特性,进一步较细致的评估该类型车辆的侧倾稳定性性能指标和稳定性条件。其中,主要具体工作如下:(1)基于流体动力学理论,给出了贮罐罐内液体晃动阻尼、晃动力和晃动力矩等动力学特性的计算公式,运用卷积公式和傅立叶变换,建立等效力学模型的参数识别方法和拟合条件。(2)考虑罐车在转向和紧急避让的实际工况,利用商业有限元软件建立相应的数值仿真模型。考虑在没有设置防晃板和设置不同防晃板的情况下,利用模态分析,分别研究了不同充液比下贮罐内液体晃动固有模态和自振周期的变化规律;通过加载不同的外部激励和初始条件,分别研究不同构形防晃板的晃动抑制效果;以晃动力和晃动力矩等动力学响应为目标性能参数,对贮罐内的防晃板进行选型和评估,为实际工程设计提供一定的参考依据。(3)建立液体晃动等效单摆模型描述无阻尼贮罐内液体的晃动规律,克服传统等效力学模型的局限性,依据阶跃外激励下的卷积公式,推导等效单摆作用在贮罐上的晃动力和力矩的时域表达式。运用样条参数拟合,分别得到晃动质量、晃动质心、晃动摆长和晃动阻尼比等参数的等效值,完善相应的参数化等效力学模型;通过不同工况下的算例计算,验证了等效参数的准确性、实用性和通用性。(4)基于拟合的参数化等效力学模型,进一步建立带贮罐类重型车辆的侧倾动力学模型。研究不同侧向加速度对侧倾稳定性的影响,结果表明:罐车的运动状态与液体晃动的耦合效应,使得贮罐内的液体晃动振荡周期变长,且随着侧向加速度的增大,液罐车的载荷转移率幅值会随之增大,从而降低车辆的稳定性。另外,车辆左右轮阻尼与弹簧的刚度差对侧倾稳定的影响较大,当左右轮各自的阻尼和刚度相差过大时,会急剧降低罐车的侧倾稳定性,所以应定期检查悬架系统的性能,保证车辆的稳定性。(本文来源于《广西科技大学》期刊2019-04-01)

万滢[4](2018)在《液罐车辆车—液耦合动力学特性与防侧翻控制方法研究》一文中研究指出公路液罐车是最广泛的液体危险品运输工具,但由于重心高、液体晃动大且强非线性、液体晃动与车辆运动耦合等特点,易导致侧翻等失稳事故,并极易伴随油品爆炸和泄漏等次生事故,产生更大的危害和损失。目前的研究大多数采用结构优化的方式改进液罐车的稳定性,并集中于讨论结构、充液比等变量对液体晃动和液罐车动力学特性的影响,但对车-液耦合动力机制、液体晃动对车辆失稳的贡献度等问题的研究还不够深入,而这些都是建立合理的液罐车辆简化模型、针对液罐车辆进行准确有效的主动安全控制的前提。同时,针对液罐车辆特点的主动防侧翻控制的研究还很少,因此,液罐车辆应该考虑哪些特性、采用何种方法进行防侧翻控制,如何降低误警率、提高防侧翻控制效果,也是急需探索的。本文依托于国家自然科学基金“公路液罐车液固耦合机理与防侧翻控制研究”(编号:51575224)、吉林省科技发展计划项目“基于电控制动系统的重型商用车稳定性控制”(编号:20170414045GH)和“重型车辆电控气压制动系统开发与匹配”(编号:20150204066GX),在调研国内外液罐车辆动力学特性和主动安全控制方法的研究成果的基础上,针对液罐车辆车-液耦合动力学机理不清和整车侧倾稳定性控制不完善的问题,考虑非满载液罐车液体具有瞬态晃动的特点,重点研究车-液耦合动力机制,提出合理的液罐车内液体晃动动力学模型的简化依据,据此建立能够合理表征实际工况下液罐车内液体特性及对车辆影响的液体非线性晃动等效力学模型,并开发了考虑液体晃动特点的液罐车主动防侧翻控制算法。主要包括以下几方面的工作:(1)液罐车双向耦合精细模型的建立及车-液耦合动力学特性的分析针对液罐车车-液耦合动力学特性不明,导致液罐车动力学建模缺乏理论指导的问题,在液体晃动特性及其对车辆响应的影响程度不完全确定的情况下,为了尽量精确地模拟液体和车辆的动力学特性,基于FLUENT软件建立液体晃动数值模型,基于TruckSim软件建立车辆动力学模型,通过创建FLUENT与Truck Sim时序信息双向传递平台建立了液罐车双向耦合精细模型。在此基础上,通过对比刚体货物车辆模型、基于准静态液体的液罐车模型、基于液体晃动等效单摆模型的液罐车模型,与本文液罐车双向耦合精细模型仿真结果的差异,讨论实际道路工况下,各种液体晃动响应成分被激发的程度及其对车辆响应的贡献,即车-液动力学耦合程度,为建立液罐车内液体等效力学模型提供指导意见。(2)液罐车内液体非线性等效力学模型的建立根据基于液罐车双向耦合精细模型的车-液耦合动力学特性分析的结论,对操稳工况下液体的侧向晃动,应考虑随着工况剧烈程度增大,液体晃动频率增大、冲击力放大系数降低,为此建立了液体侧向非线性晃动椭圆摆等效模型;对制动工况下液体的纵向晃动,由于液罐车罐体内普遍装有开孔横隔板,应考虑主频晃动,且基频频率随工况剧烈程度而改变,以及开孔横隔板导致的腔室间液体流动及其阻尼效应,为此建立了液体纵向非线性晃动椭圆摆等效模型,并类比管道流动,分析了腔室间质量流量与孔/板面积比、孔的位置函数、外部加速度激励的关系,进而建立了开孔隔板多腔罐体的液体纵向非线性晃动等效力学模型,并采用遗传算法辨识了纵向椭圆摆等效模型参数、腔室间质量转移模型参数以及总的阻尼系数。为液罐车系统稳定性分析、控制策略开发提供快速计算和合理的液体晃动模型基础。(3)液罐车侧倾动态稳定性分析结合罐内液体侧向非线性晃动椭圆摆等效模型,和考虑车轮抬起的车辆侧倾动力学,建立液罐车侧倾动力学模型,采用相空间分析的方法,对状态变量初值、系统输入——侧向加速度等对液罐车侧倾动力学特性的影响进行分析,深入理解车体侧倾-液体晃动耦合的内在机理,明确液罐车侧倾运动轨迹主要特性和原因,为液罐车防侧翻控制提供理论指导。(4)液罐车横摆-抑晃-防侧翻集成控制策略的开发针对液体晃动导致液罐车响应波动且易侧翻的特点,综合考虑液罐车的液体晃动抑制、横摆稳定性和侧倾稳定性控制,基于ESC系统开发了液罐车横摆-抑晃-防侧翻集成控制策略。对于车辆操纵不太稳定,但尚未进入侧倾不稳定状态的过渡区域,开发了以液罐车辆的横摆、侧偏和液体的等效摆角跟随期望值为控制目标的LQR横摆抑晃控制方法,推迟进入防侧翻控制的时机;针对临近侧翻的危险工况,开发了以尽量减少液罐车横向载荷转移率LTR为控制目标的LQR输出最优防侧翻控制方法;为了动态区分侧翻失稳紧急程度,防止误触发或过晚触发控制系统,开发了考虑液体晃动的侧翻预警时间TTR预警算法,并以TTR为切换指标,进行横摆抑晃控制模式和防侧翻控制模式的切换。(5)缩比液罐实车实验系统的建立和实车场地实验根据相似性原理对原型液罐进行合理缩比,以使缩比液罐基本能够反映原型液体特性;然后搭建了能够实现可视化观察和总体晃动力测量的缩比液罐测试台架,通过改装得到缩比实验液罐车;最后,通过实车实验,对本文液体数值模型和液罐车双向耦合模型进行了验证,并对液罐车的车-液耦合动力学特性进行了实验研究。本文的研究创新点主要体现在以下叁个方面:(1)探明了车-液耦合动力学的主要特征。针对液罐车车-液耦合动力学特性不明的问题,首次基于液罐车双向耦合精细模型分析了各种液体晃动成分被激发的程度及其对车辆响应的影响,明确了液罐车建模中必须考虑液体晃动频率和冲击放大效应随工况变化的特性,及纵向晃动时腔室间液体流动和阻尼特性。(2)建立了能够描述车-液耦合主要特征的液体纵向和侧向非线性晃动等效力学模型。针对现有罐车内液体等效模型不能合理反映液罐车动力学特性的问题,通过纵向/侧向椭圆摆等效模型描述液体晃动频率和冲击放大效应随工况变化的特性,通过腔室间质量流量模型描述有孔隔板导致的腔室间质量转移和阻尼效应。(3)开发了液罐车横摆-抑晃-防侧翻集成控制策略。针对液体晃动导致液罐车响应波动且易侧翻的特性,综合考虑液罐车的液体晃动抑制、横摆稳定性和侧倾稳定性控制,并采用考虑液体晃动的TTR侧翻预警时间作为防侧翻控制模式的触发指标,区分工况紧急程度,降低误警率,提高控制效果。(本文来源于《吉林大学》期刊2018-06-01)

徐伟[5](2018)在《无阀压电微泵的电-固-液耦合模拟及动力学建模》一文中研究指出无阀压电微泵作为微流控系统中的一种重要动力源,是利用压电陶瓷的逆压电效应驱动泵腔流体作往复运动,通过特殊结构的流道实现流体的定向输送。在众多领域有着广阔的应用前景。目前无阀压电微泵的研制过程主要集中在驱动机理和加工方法的讨论,而传统的实验研究不能提前预测其输出特性,且难以获知微泵内部流体的瞬态流动特性。现阶段的数值模拟方法大都局限于单一域,未考虑多物理场的耦合效应。本文通过动力学耦合建模理论分析,多物理场全耦合数值模拟和实验相结合的方法,对压电—固体—流体叁场耦合作用下的无阀压电微泵展开研究,主要包括以下几部分的内容:基于弹性力学薄板小挠度理论对简化双层结构的压电驱动器进行动力学建模,推导其振动位移方程,得到沿半径方向的位移分布。对压电驱动器进行电-固耦合模拟,对其进行模态分析,得到其一阶固有频率。对其进行瞬态动力学分析,得到中心点位移随时间呈正弦波动,驱动频率在200Hz以下的压电驱动器中心点最大位移与电压幅值成正比。利用激光测振仪对压电驱动器进行了位移测量实验,验证动力学建模和耦合模拟的准确性。综合考虑压电—固体—流体基于微流体力学,分析了流体在扩散/收缩管内的流动特性,通过平均速度和平均位移建立整泵的动力学模型,推导出扩散/收缩管型无阀压电微泵的输出特性方程和谐振频率,能更完整地反映整个微泵的工作过程,为无阀压电微泵的多物场耦合研究提供了新思路。通过多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics对扩散/收缩管型无阀压电微泵进行叁维结构下耦合模拟分析,建立了无阀压电微泵的电—固—液耦合仿真模型,包括压电驱动器的域内耦合和双向流固耦合。更加全面地分析耦合效应下压电驱动器的服役特性以及流体输送机理。对不同扩散角度的无阀压电微泵进行试验,试验结果表明,微泵输出流量随着驱动电压的增大而增大,不同结构的扩散/收缩管型无阀压电微泵对应不同的最佳工作频率,对于长宽比为15,喉部尺度为200μm的扩散/收缩管型无阀压电微泵,最佳工作频率范围为75—100Hz。最佳工作频率随着扩散角的增大而减小。驱动电压频域在25-150Hz,幅值在50-150Vpp下的最优扩散角度为10°。(本文来源于《江苏大学》期刊2018-06-01)

徐齐,王欣,王殿龙[6](2017)在《大型履带起重机防后倾系统机液耦合动力学分析》一文中研究指出以750 t履带起重机液压防后倾系统为例,基于多体动力学和虚拟仿真技术建立机液耦合模型,分析了在突然卸载时系统对主臂稳定性的影响及突然卸载系数的变化规律。应用ADAMS和AMESim软件分别建立刚柔耦合模型和液压系统模型,并进行联合仿真。在不同起重量、不同工作角度工况下,分析该液压防后倾系统对臂架抗倾覆稳定性的作用,同时获得臂架系统的动态响应曲线。根据臂架突然卸载时的受力情况,计算突然卸载系数,并对比GB/T 3811《起重机设计规范》以探讨突然卸载系数的变化规律,为履带起重机安全性能设计计算提供参考依据。(本文来源于《液压与气动》期刊2017年09期)

凌启辉,赵前程,王宪,王肖芬[7](2017)在《热连轧机机液耦合动力学系统控制参数优化》一文中研究指出以现场某热连轧机机液耦合系统为研究对象,提出一种基于双目标改进粒子群优化热连轧机机液耦合系统控制参数并控制其振动的方法。通过建立热连轧机机液耦合系统动力学模型,以热连轧机机液耦合系统响应指标最佳和振动强度最弱为目标函数,对液压压下系统控制参数进行优化,获得了在满足系统动态响应要求的前提下其振动最小的最优控制参数;通过数值计算得到系统在不同控制参数下的振动加速度有效值和动态响应,仿真结果表明系统振动最小时其动态响应指标达不到要求,而响应指标最优时系统振动较大。将优化方法应用于工业现场轧机,实践证明,调整轧机液压压下系统控制参数后可有效缓解轧机振动大小,为抑制热连轧机振动提供了有效的解决途径。(本文来源于《振动与冲击》期刊2017年16期)

易仲庆[8](2017)在《钢轨打磨机构机电液耦合非线性动力学与恒功率控制的研究》一文中研究指出多年来国内外铁路维护实践证明,通过钢轨打磨手段来预防和消除钢轨波磨、控制接触疲劳和磨耗有较好的效果,且能带来巨大的经济效益。钢轨打磨作业主要通过集机电液于一体化的打磨机构来实现,由于受打磨现场恶劣工况及打磨机构系统本身诸多非线性因素的影响,高质量的恒功率打磨往往难以实现。因此,研究钢轨打磨机构机电液非线性动力学行为,通过优化控制策略降低打磨功率波动,提高打磨机构抗干扰能力,对提高作业机构打磨的质.量具有重要意义。本文从提高钢轨打磨车打磨作业质量出发,针对机电液多能域钢轨打磨机构,采用适用于多能域系统建模的功率键合图方法建立了系统非线性动力学模型,提出了由转子磁场间接矢量控制和自抗扰控制方法组成的恒功率打磨控制策略,对钢轨打磨机构恒功率打磨作业过程进行了仿真和动态特性分析。主要的研究工作及结论如下:(1)采用适用于多能域系统建模的功率键合图方法,建立了钢轨打磨机构打磨子系统和下压子系统键合图动力学模型,以及由两个子系统耦合而成的钢轨打磨机构机电液系统动力学模型。根据键合图模型与状态方程转化方法,分别推导了打磨子系统和下压子系统非线性数学模型以及两个子系统耦合的非线性数学模型。(2)在打磨子系统的研究中,研究了打磨电机转子磁场间接矢量控制动力学模型,采用数值计算方法得到电机磁链关于补偿器增益参数k、PI控制器参数以及负载大小的分岔图、最大Lyapunov指数图。计算表明,过小的负载,PI控制器参数及过大的电机补偿器增益参数k均有可能造成打磨子系统产生混沌现象,导致电机转速失稳。(3)在下压子系统的研究中,下压油缸无杆腔端比例减压阀通过自抗扰控制,其压力响应取得了良好的快速性与超调性,对比发现自抗扰控制效果优于传统PID控制。为进一步研究下压子系统动态特性,通过数值计算分析了波磨频率、幅值等扰动参数与无杆腔容积Va0等液压系统参数对下压油缸无杆腔压力的跟踪特性及稳定性的影响。(4)在钢轨打磨机构机电液耦合系统的研究中,将打磨子系统与下压子系统动力学模型整合为系统整体模型,提出了由转子磁场间接矢量控制和自抗扰控制方法组成恒功率打磨控制策略。通过仿真计算验证了本文所提出恒功率打磨控制策略应对不同打磨工况时具有良好的保持打磨功率恒定的能力。采用跟踪微分器实现打磨功率信号滤波,使得恒功率打磨控制策略具有较强的抗干扰能力。本文的研究工作为钢轨打磨机构机电液系统恒功率控制提供了理论上的指导,所提出的恒功率打磨控制策略具有良好的抗干扰性能及稳态效果,对提高钢轨打磨质量具有一定的参考价值。(本文来源于《西南交通大学》期刊2017-05-01)

万滢,赵伟强,封冉,凌锦鹏,宗长富[9](2017)在《车-液耦合动力学建模及液体响应成分对操纵性的影响》一文中研究指出针对液罐车辆不同工况下车-液耦合动态响应特性及对整车影响的研究少、液体晃动简化建模理论不足的问题,根据描述液体模型的差异,本文结合液体模型和车辆操纵模型建立了4种液罐车辆动力学模型:1等质量刚体模型;2准静态液体模型;3横向等效单摆模型;4数值液体模型。通过对比不同工况类型和不同工况激烈程度下4种模型的响应差异,分析了不同情况下液体晃动各种响应成分被激发的程度及其对车辆操纵响应的影响,从而确定了不同工况时车-液耦合程度,并给出了建立合理简化模型的建议,为建立液体简化模型和进行液罐车稳定性主动控制奠定基础。(本文来源于《吉林大学学报(工学版)》期刊2017年02期)

岳宝增,于嘉瑞,吴文军[10](2017)在《多储液腔航天器刚液耦合动力学与复合控制》一文中研究指出采用复合控制方法对充液航天器的姿态和轨道机动进行高精度控制.通过傅里叶-贝塞尔级数展开法,将低重力环境下液体的弯曲自由表面的动态边界条件转化为简单的微分方程,其中耦合液体晃动方程的状态向量由相对势函数的模态坐标和波高的模态坐标组成.通过广义准坐标下的拉格朗日方程得到航天器刚体部分运动和液体燃料晃动的耦合动力学方程,提出了自适应快速终端滑模策略和输入整形技术相结合的复合控制器,并分别用于控制携带有一个燃料腔和四个燃料腔航天器的轨道机动和姿态机动.通过数值模拟来验证控制器的效率和精度.结果表明,对于多储液腔航天器,如果在设计航天器的姿态和轨道控制器时没有充分考虑燃料晃动效应,那么在受控航天器系统中将会出现刚-液-控耦合问题并导致航天器姿态不稳定.而本研究中的复合自适应终端滑模控制器可以实现航天器机动的高精度控制并有效抑制液体燃料晃动.(本文来源于《力学学报》期刊2017年02期)

刚液耦合动力学论文开题报告

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要研究内容是对合成射流无阀压电微泵进行动力学建模以及多物理场电-固-液耦合模拟。尽管无阀压电微泵的特征尺度在微米级别,微泵内部的流动与宏观流动的状态不太一样,但是由于介质是液体,一般在宏观运动中所用到的动量和能量的方程都可以应用在微观流体中。在微观的尺度下,整个无阀压电微泵的耦合特性增强,但对于耦合特性的研究还处于空白的状态,除此之外,由于动力学建模和实验研究的困难也给耦合研究带来很大的挑战。耦合模拟研究涉及到多物理场如电场、固体场以及流体场,多物理场耦合模拟可以更好的模拟实际工况下微泵的运行,但是现在对于合成射流无阀压电微泵的模拟分析还处于单一的流体场或者是固体场,其他的物理场并没有考虑进去,所以并没有能够准确的模拟合成射流无阀压电微泵的实际情况。本文通过对合成射流无阀压电微泵通过理论建模分析,利用全耦合的数值模拟和实验相结合的方法,对合成射流无法压电微泵进行多物理场电-固-液耦合模拟,研究如下几部分内容:对合成射流理论作了详细的介绍并对合成射流的形成条件作了详细的阐述,了解合成射流的形成条件并对其进行理论推导,得到形成合成射流的必要条件。了解合成射流无阀压电微泵中微观流体的运动,并介绍了描述微流体运动中的无量纲数,除此之外对压电效应和压电材料作了详细的介绍。对双层压电驱动器基于弹性薄板理论进行简化并对其进行动力学建模,并推导其振动位移方程。对压电振子进行电-固耦合模拟,得到其不同电压下的振动位移以及振子在半径方向的位移。对压电振子进行振动位移实验验证电-固耦合模拟的正确性,从模拟和实验的比较图中可以看出,电-固耦合模拟的结果与测量位移的结果基本的重合。对合成射流无阀压电微泵整体进行动力学建模得出泵内部的压力和界面速度以及固有频率。使用专业的耦合软件COMSOL Multiphysics对合成射流无阀压电微泵进行多物理场电-固-液耦合模拟,对合成射流无阀压电微泵进行了叁维结构下的耦合模拟分析,建立耦合模型,进行包括压电振子本身的电-固耦合分析以及振子与流体的固-液耦合分析的双向的耦合分析,全面的分析了耦合作用下的压电驱动器的服役特性以及流体流动的流动特性,压力驱动器的吸入阶段的最大位移处也是排出阶段的最大位移处,同时从流线图中可以看出合成射流的形成的过程,符合当时对于合成射流无阀压电微泵的设计理念。由模拟可知压电振子上的加载的电压和频率必须在某一个固定的范围内合成射流无阀压电微泵才能够大流量的出流,主要是因为合成射流出流主要的原因在于合成射流腔的尺寸是一定的,而涡对的形成与发展以及对于腔中的流体的卷吸需要一定的时间以及足够的流体,所以电压过大或者频率过低过高都不能够满足条件。对合成射流无阀压电微泵进行实验验证,实验结果表明,当频率不变时,低频率下,不管电压如何变化,微泵的出口流量都很小,当频率变高时,电压增大流量先增大后来保持不变。当电压保持不变时,频率出口流量随着频率的增大而增大,但超过100Hz后出口流量也会变得很小。这符合之前耦合模拟的结果。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

刚液耦合动力学论文参考文献

[1].李晓玉,岳宝增.基于多尺度方法的平动圆柱贮箱航天器刚–液耦合动力学研究[J].力学学报.2019

[2].史嘉伟.合成射流无阀压电微泵的电—固—液耦合模拟及动力学建模[D].江苏大学.2019

[3].黄中烈.带贮罐类重型车辆动力学建模与刚—液耦合特性研究[D].广西科技大学.2019

[4].万滢.液罐车辆车—液耦合动力学特性与防侧翻控制方法研究[D].吉林大学.2018

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刚液耦合动力学论文-李晓玉,岳宝增
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