【摘 要】
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民机水/废水系统作为机载设备中不可或缺的重要组成部分,其动力学响应特性直接关系到整个供排水系统的正常运作。在飞机外载以及内流的激励下,水/废水管路及贮箱类结构极易产
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民机水/废水系统作为机载设备中不可或缺的重要组成部分,其动力学响应特性直接关系到整个供排水系统的正常运作。在飞机外载以及内流的激励下,水/废水管路及贮箱类结构极易产生过度振动,进而诱发结构失效。因此有必要对民机水/废水系统输流过程中的流固耦合动力学特性开展仿真研究,以便为系统动力学分析、优化和系统装机提供数据支撑和技术指导。本文采用结构有限元、计算流体力学及光滑粒子流体动力学等数值分析方法,以流固耦合动力学为主要理论依据,借助ANSYS CFX结构、流场耦合求解工具,仿真分析了水/废水管道及贮箱结构流固耦合动力学特性。对于受单相流作用的供水管路,仿真研究了流固耦合作用对管道固有模态属性的影响,并研究了流体脉动、支撑载荷和阀门关闭后水击作用等因素下的管道振动响应特性;对于受气液两相流作用的废水管路,分析研究了其在不同废水冲洗水量和不同飞行高度下的管道冲击响应,并对废水管道卡箍位置进行合理布局减振优化;对于受液体晃动冲击作用的贮箱结构,结合FEM-SPH耦合分析方法,采用LS-DYNA分析软件仿真研究了盛液箱体在受冲击、转动载荷作用下的自由液面晃动及箱体动应力响应情况,并进一步研究了不同晃动激励频率和箱体充液占比对结构晃动动力学的影响,最后进行了防晃设计。
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