液体大幅晃动情形的航天器刚液耦合动响应仿真分析

• 作者: 岳宝增 马伯乐 唐勇 刘峰
• 来源期刊: 宇航学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 耦合动力学 充液航天器 液体大幅晃动 有限元方法 球形贮箱
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 飞行器设计与力学|Flight Vehicle Design and Mechanics
• 页码范围: 173-182
• 页数: 10页
• 分类号: V19
• 语种: 中文
• DOI: 10.3873/j.issn.1000-1328.2022.02.005

摘要

基于任意拉格朗日-欧拉有限元(ALE)方法处理液体大幅晃动问题,并系统地建立了航天器刚-液耦合动力学的数值模型.通过液体受惯性力、刚体受流体作用力与力矩来实现系统的耦合,采用交错算法对液体晃动模块与刚体动力学模块进行迭代求解.将刚-液耦合系统的数值计算结果与物理试验及液体刚化计算结果进行了比较,验证了本文方法的适用性和准确性.成功通过数值仿真观察到耦合系统中贮箱横向振动的非线性软弹簧特性、液体的高阶模态响应,并分析了液体晃动对耦合系统的影响.