[发明专利]一种基于声学单元的液路固有频率仿真方法

说明书

本发明涉及一种基于声学单元的液路固有频率仿真方法，可用于火箭输送系统液路频率特性分析，属于结构模态分析技术领域。一种基于声学单元的液路固有频率仿真方法，该方法采用有限元方法、基于声学单元的液路固有频率进行仿真分析，主要采用abaqus有限元软件中的声学单元模拟液路系统结构，赋予声学单元材料性能，包括密度和体积模量，建立液路系统有限元分析模型，对液路结构开展模态分析，获得液路系统的频率特性，该基于声学单元的液路固有频率仿真分析方法可广泛应用于运载火箭复杂液路系统的固有频率分析。

技术领域

本发明涉及一种基于声学单元的液路固有频率仿真方法，可用于火箭输送系统液路频率特性分析，属于结构模态分析技术领域。

背景技术

火箭输送系统液路由贮箱、输送管路、蓄压器、推进剂等部分组成，液路系统的耦合振动会导致系统故障甚至结构破坏，因此需要在动力试车前对输送系统液路频率特性进行仿真分析，避免与火箭发动机端低频激励频率靠近而发生结构的耦合振动。对于液路系统固有频率特性分析，传统上所采用的状态空间模型、转移矩阵模型均基于集总参数法，但对于复杂液路系统来说，该方法难以对局部细节有效建模。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于声学单元的液路固有频率仿真方法。

本发明的技术解决方案是：

一种基于声学单元的液路固有频率仿真方法，该方法采用有限元方法、基于声学单元的液路固有频率进行仿真分析，主要采用abaqus有限元软件中的声学单元模拟液路系统结构，赋予声学单元材料性能，包括密度和体积模量，建立液路系统有限元分析模型，对液路结构开展模态分析，获得液路系统的频率特性，该基于声学单元的液路固有频率仿真分析方法可广泛应用于运载火箭复杂液路系统的固有频率分析，该方法的步骤包括：

1)建立液路系统的几何模型；

液路系统包括贮箱、输送管路、蓄压器和发动机端管路，所建立的几何模型包括贮箱模型、输送管路模型、蓄压器模型和发动机端管路模型；

2)对步骤1)建立的贮箱模型、输送管路模型、蓄压器模型和发动机端管路模型分别进行材料性能定义和赋予；

贮箱模型、输送管路模型、蓄压器模型和发动机端管路模型均采用声学单元模拟，进行材料性能定义时对贮箱模型、输送管路模型、蓄压器模型和发动机端管路模型均采用声学单元；

对贮箱模型进行材料性能定义时，对贮箱模型的声学单元材料性能进行定义，并将定义的材料性能赋予给贮箱模型，材料性能参数包括密度(density)和体积模量(bulkmodulus)；

对输送管路模型进行材料性能定义时，对输送管路模型的声学单元材料性能进行定义，并将定义的材料性能赋予给输送管路模型，材料性能参数包括密度(density)和体积模量(bulk modulus)；

对蓄压器模型进行材料性能定义时，对蓄压器模型的声学单元材料性能进行定义，并将定义的材料性能赋予给蓄压器模型，材料性能参数包括密度(density)和体积模量(bulk modulus)；

对发动机端管路模型进行材料性能定义时，对发动机端管路模型的声学单元材料性能进行定义，并将定义的材料性能赋予给发动机端管路模型，材料性能参数包括密度(density)和体积模量(bulk modulus)；

3)对步骤2)采用声学单元模拟后的贮箱模型、输送管路模型、蓄压器模型和发动机端管路模型分别进行网格划分；

进行网格划分时，采用AC3D8或AC3D4单元对贮箱模型、输送管路模型、蓄压器模型和发动机端管路模型进行网格划分；

4)对步骤3)网格划分后的贮箱模型、输送管路模型、蓄压器模型和发动机端管路模型分别进行边界条件设置；