本文關(guān)鍵詞：彈性側(cè)壁液艙內(nèi)液體晃蕩問題研究

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【摘要】：液體晃蕩問題在運(yùn)輸系統(tǒng)的安全方面具有極大的工程意義。任何部分載液的運(yùn)輸工具,運(yùn)動時都存在晃蕩問題。當(dāng)外界激勵頻率接近液艙內(nèi)流體的固有頻率時,很容易產(chǎn)生劇烈的晃蕩,產(chǎn)生極大的沖擊壓力,引起結(jié)構(gòu)損壞,甚至產(chǎn)生足夠大的彎矩使其失穩(wěn)。液體晃蕩是一種非常復(fù)雜的流體運(yùn)動現(xiàn)象,具有高度的非線性。由于其復(fù)雜性,至今其理論分析仍很不完善,一直是航天、船舶等領(lǐng)域的熱門研究課題。 本文在液體晃蕩實驗中進(jìn)一步發(fā)展了影像采集和分析技術(shù),獲得了液艙內(nèi)晃蕩液體自由表面變化的實時數(shù)據(jù),實現(xiàn)了對強(qiáng)非線性自由表面流的無接觸測量；通過壓力采集系統(tǒng),得到了作用在彈性側(cè)壁液艙艙壁上的晃蕩壓力；采用光纖光柵傳感解調(diào)儀,獲得了彈性側(cè)壁結(jié)構(gòu)在晃蕩荷載作用下的高精度和穩(wěn)定的應(yīng)變數(shù)據(jù)。通過掃頻實驗得到了液艙內(nèi)液體的最低階固有頻率。 對水平簡諧激勵下、彈性側(cè)壁液艙內(nèi)液體晃蕩問題進(jìn)行了模型實驗研究,考慮不同液深、不同激勵振幅和頻率,對液艙內(nèi)不同位置處的自由液面高度和晃蕩壓力等水動力特性進(jìn)行了研究,并與剛性實驗結(jié)果及理論值進(jìn)行了對比。分析發(fā)現(xiàn),彈性側(cè)壁液艙和剛性液艙內(nèi)各測點自由液面高度接近,而作用于彈性側(cè)壁靜水面位置以下測點上的晃蕩壓力峰值較剛性艙壁上偏小8～16%。 分析了彈性側(cè)壁液艙結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng),考慮不同激勵頻率與振幅,從時域和頻域兩個不同角度,對彈性側(cè)壁液艙不同位置處的結(jié)構(gòu)應(yīng)變進(jìn)行了分析。研究表明,在應(yīng)變歷時曲線中呈現(xiàn)出很明顯的雙峰特征；共振時,在液艙頂蓋上,頂角位置處更容易出現(xiàn)較大的應(yīng)變,在液艙側(cè)壁上,拉、壓應(yīng)變的最大值分別出現(xiàn)在靜水面以下和靜止液面位置。 基于Morlet連續(xù)小波變換對彈性側(cè)壁液艙內(nèi)自由液面高度和晃蕩壓力進(jìn)行了非線性分析。得到了彈性側(cè)壁液艙內(nèi)不同位置處自由液面高度和晃蕩壓力的小波能譜的時頻變化規(guī)律。結(jié)果表明：晃蕩壓力的主要能量分布在激勵頻率或二倍頻處,在大于三倍頻或四倍頻以上的頻率段,小波能譜的能量分布呈現(xiàn)出明顯的脈沖特性。
【關(guān)鍵詞】：液體晃蕩 彈性液艙 自由液面高度 晃蕩壓力 結(jié)構(gòu)應(yīng)變
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U663.85;U661
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-10
• TABLE OF CONTENTS10-13
• 圖目錄13-20
• 表目錄20-22
• 主要符號表122-23
• 主要符號表223-24
• 1 緒論24-41
• 1.1 研究背景與意義24-25
• 1.2 剛性液艙內(nèi)液體晃蕩研究25-36
• 1.2.1 理論分析研究27-28
• 1.2.2 數(shù)值模擬研究28-30
• 1.2.3 物理模型試驗30-36
• 1.3 彈性液艙內(nèi)液體晃蕩研究36-39
• 1.3.1 理論分析研究36-38
• 1.3.2 數(shù)值模擬研究38-39
• 1.3.3 物理模型試驗39
• 1.4 本文主要研究思路與內(nèi)容39-41
• 2 液體晃蕩試驗設(shè)計41-60
• 2.1 晃蕩實驗設(shè)備41-43
• 2.2 實驗液艙模型43-45
• 2.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)45-53
• 2.3.1 影像采集與分析系統(tǒng)45-48
• 2.3.2 壓力采集系統(tǒng)48-49
• 2.3.3 應(yīng)變采集系統(tǒng)49-53
• 2.4 試驗組次53-59
• 2.4.1 艙內(nèi)液體固有頻率54-57
• 2.4.2 晃蕩實驗組次57-59
• 2.5 本章小結(jié)59-60
• 3 彈性液艙內(nèi)液體晃蕩水動力特性60-103
• 3.1 晃蕩波形演變過程60-69
• 3.2 自由液面高度69-82
• 3.2.1 歷時曲線變化69-76
• 3.2.2 統(tǒng)計分析結(jié)果76-80
• 3.2.3 譜分析結(jié)果80-82
• 3.3 液體晃蕩壓力82-101
• 3.3.1 歷時曲線變化82-93
• 3.3.2 統(tǒng)計分析結(jié)果93-97
• 3.3.3 譜分析結(jié)果97-101
• 3.4 本章小結(jié)101-103
• 4 彈性液艙結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)特性103-124
• 4.1 液艙應(yīng)變歷時曲線變化特性103-114
• 4.1.1 共振情況103-108
• 4.1.2 非共振情況108-114
• 4.2 液艙應(yīng)變統(tǒng)計分析結(jié)果114-120
• 4.2.1 壓力和應(yīng)變空間分布114-117
• 4.2.2 激勵振幅的影響117-118
• 4.2.3 激勵頻率的影響118-120
• 4.3 液艙應(yīng)變譜分析結(jié)果120-123
• 4.4 本章小結(jié)123-124
• 5 基于連續(xù)小波變換的晃蕩特性研究124-162
• 5.1 小波變換和小波能量譜124-129
• 5.1.1 連續(xù)小波變換124-126
• 5.1.2 小波能量譜126-127
• 5.1.3 小波函數(shù)的選取127-129
• 5.2 自由液面高度的小波分析129-143
• 5.2.1 淺液深情況下小波分析129-136
• 5.2.2 一般液深情況下小波分析136-143
• 5.3 晃蕩壓力的小波分析143-161
• 5.3.1 淺液深情況下小波分析143-149
• 5.3.2 一般液深情況下小波分析149-161
• 5.4 本章小結(jié)161-162
• 6 結(jié)論與展望162-167
• 6.1 結(jié)論162-165
• 6.2 創(chuàng)新點165-166
• 6.3 展望166-167
• 參考文獻(xiàn)167-175
• 附錄A 線性解析解175-180
• 攻讀博士學(xué)位期間科研項目及科研成果180-182
• 致謝182-183
• 作者簡介183

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