彈性變形對(duì)三維液艙晃動(dòng)液面影響的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、航空、航天、船舶海洋以及能源化工領(lǐng)域的許多工程實(shí)際都涉及到液體晃蕩問題，如行駛在公路上的油罐車、航行中的載液貨船、浮式海洋平臺(tái)儲(chǔ)油系統(tǒng)、飛行中的火箭液體推進(jìn)劑貯箱等儲(chǔ)液系統(tǒng)。在外荷載的激勵(lì)作用下，液艙內(nèi)的液體會(huì)產(chǎn)生大幅運(yùn)動(dòng)，并對(duì)局部液艙壁產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊作用，引起結(jié)構(gòu)的局部破壞。因此開展液體晃蕩問題研究具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文的主要工作是通過物理模型實(shí)驗(yàn)，對(duì)淺液深和一般液深兩種情況下、水平簡(jiǎn)諧激勵(lì)作用下彈性側(cè)壁液艙內(nèi)

2、的液體晃蕩問題進(jìn)行探討與分析。實(shí)驗(yàn)中分析了不同液深、不同激勵(lì)頻率和不同激勵(lì)振幅下液艙內(nèi)液面高度的變化特性，并與同尺寸的剛性液艙的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，分析了液艙壁的彈性變形對(duì)液艙內(nèi)波面變化特征的影響。主要工作內(nèi)容如下:
　　在水深液艙寬度比h/L=0.167的淺液深條件下，實(shí)驗(yàn)中給出了彈性側(cè)壁液艙和剛性液艙的一階自振頻率值，二者接近，而且比線性理論值大約5％。分別對(duì)剛性和彈性側(cè)壁方箱在不同頻率的簡(jiǎn)諧縱向激勵(lì)作用下的波動(dòng)形態(tài)進(jìn)行了分類

3、，分析了在二維行波、過渡狀態(tài)和三維共振以及二階次共振等不同波動(dòng)形態(tài)時(shí)液艙內(nèi)的波面高度分布和變化特征，給出了液艙內(nèi)晃動(dòng)波高頻率響應(yīng)曲線及譜分析結(jié)果。比較分析結(jié)果表明:在水平激勵(lì)作用下，當(dāng)液艙內(nèi)液面呈現(xiàn)二維行波波動(dòng)時(shí)，彈性側(cè)壁液艙和剛性液艙內(nèi)的波面高度基本相同。當(dāng)液艙內(nèi)液面處于三維波動(dòng)狀態(tài)時(shí)，彈性側(cè)壁液艙內(nèi)的波面高度明顯大于剛性液艙的情況，在一階共振情況下，彈性側(cè)壁液艙內(nèi)角點(diǎn)處＃1測(cè)點(diǎn)平均波高比剛性液艙大約20％。
　　在水深液艙寬度

4、比h/L=0.333的一般液深條件下，實(shí)驗(yàn)中給出了彈性側(cè)壁液艙和剛性液艙的一階自振頻率值，二者值接近，比線性理論值大約小了2％。同樣對(duì)剛性和彈性側(cè)壁液艙在不同頻率的簡(jiǎn)諧縱向激勵(lì)作用下的波動(dòng)形態(tài)進(jìn)行了分類，分析了在二維行波、過渡狀態(tài)、二階次共振、三維共振以及三維旋轉(zhuǎn)等不同波動(dòng)形態(tài)時(shí)液艙內(nèi)的波面高度分布和變化特征，給出了液艙內(nèi)晃動(dòng)波高頻率響應(yīng)曲線及譜分析結(jié)果。比較分析結(jié)果表明:在水平激勵(lì)作用下，當(dāng)液艙處于次共振狀態(tài)時(shí)，剛性液艙內(nèi)四個(gè)角測(cè)點(diǎn)和