矩形貯箱的流固耦合振動分析.pdf

1、流固耦合動力學(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，其流固耦合機理是一個值得研究的課題，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頻率公式及其振動特性規(guī)律。
　　首先，通過流體力學(xué)、彈性力學(xué)和流固耦合動力學(xué)的相關(guān)知識，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行求解，即速度勢函數(shù)采用時間函數(shù)隱式顯示形式，撓度函數(shù)采用多項式函數(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)出薄板的耦合振動頻率公式;其次，將推導(dǎo)出的薄板耦合振動頻率公式用于計算，并與參考文獻進行對比，分析了兩個結(jié)果的差異性和產(chǎn)生誤差的原因，在此基礎(chǔ)上，分析了振動時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

3、公式進行修正，得到修正的薄板耦合振動頻率公式;然后，將修正的耦合振動頻率公式用于計算，再與參考文獻進行對比，修正公式的計算結(jié)果與參考文獻之間的誤差明顯減小，證明了本方法的可行性。最后，運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系統(tǒng)耦合振動頻率的影響，并使用本文方法對燃油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進方案進行了分析。
　　結(jié)果證明:針對側(cè)壁為剛性、底板為彈性的矩形貯箱流固耦合系統(tǒng)，用