[发明专利]航空管道三维流固耦合参数共振响应特性预测方法和装置

说明书

本发明涉及航空输流管道的动力学设计技术领域，提出一种航空管道三维流固耦合参数共振响应特性预测方法和装置。该航空管道三维流固耦合参数共振响应特性预测方法根据相关参数建立航空输流管道的三维流固耦合动力学模型；根据动力学模型建立航空输流管道的三维流固耦合动力学运动方程；根据动力学运动方程得到有限维矩阵方程；根据有限维矩阵方程得到航空输流管道在预设脉动频率范围内的参数共振响应特性。得到了参数共振响应特性，可有效的避开共振区间，防止发生参数共振，提高了航空输流管道的使用寿命以及安全性。

技术领域

本发明涉及航空输流管道的动力学设计技术领域，尤其涉及一种航空管道三维流固耦合参数共振响应特性预测方法和装置。

背景技术

航空液压、燃油管道系统具有介质传输和能量传递的重要作用。其载荷环境相比传统工业输流管道而言较为特殊。处于复杂的内部压力脉动和外部结构振动激励的综合作用。管内流体运动状态的变化会与管壁结构相互作用，会产生流固耦合现象，诱发管道结构发生振动。尤其是由泵源激励输送流体时，管道的流速一般不是理想稳定的，航空管道受泵的交变吸排油动作，管内流体大多情况下是脉动形式的流速。当流速、脉动频率和脉动幅值满足一定的条件时，输流管道便会发生参数共振。具体表现为，系统的负刚度项是时变的且其频率在系统固有频率的两倍或某两阶固有频率之和处发生的共振现象。

这种参数共振会引发管内噪声扩散，管道寿命降低以及管接头的破坏，将严重影响到航空输流管道系统的安全性。

因此、有必要提出一种新的航空管道三维流固耦合参数共振响应特性预测方法和装置。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术航空输流管道无法预测参数共振响应特性而导致航空输流管道系统的安全性较低的不足，提供一种可以预测航空输流管道的参数共振响应特性从而提高航空输流管道安全性的航空管道三维流固耦合参数共振响应特性预测方法和装置。

本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。

根据本发明的一个方面，一种航空管道三维流固耦合参数共振响应特性预测方法，包括：

根据相关参数建立航空输流管道的三维流固耦合动力学模型；

根据所述动力学模型建立所述航空输流管道的三维流固耦合动力学运动方程；

根据所述动力学运动方程得到有限维矩阵方程；

根据所述有限维矩阵方程得到所述航空输流管道在预设脉动频率范围内的参数共振响应特性。

在本公开的一种示例性实施例中，所述相关参数包括：

几何参数，包括所述输流管道的内径、外径和总长度；

物理参数，包括所述输流管道的弹性模量和密度；

工况参数，包括所述输流管道内流体的平均流速、脉动幅值和脉动频率。

在本公开的一种示例性实施例中，根据所述动力学运动方程得到有限维矩阵方程，包括：

根据所述动力学运动方程采用伽辽金方法得到所述有限维矩阵方程。

在本公开的一种示例性实施例中，根据所述有限维矩阵方程得到所述航空输流管道的参数共振响应特性，包括：

根据所述有限维矩阵方程采用龙格库塔方法计算输流管道的参数共振响应特性。

在本公开的一种示例性实施例中，所述参数共振响应特性包括：