航天器贮箱内液体大幅晃动动力学分析

摘要：

当航天器进行姿态和轨道机动时,有可能激发出贮箱内液体的大幅晃动,甚至出现液面破碎现象,此时等效力学模型方法已不适用.本文基于光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)基本理论,提出了基于质点系动量定理和动量矩定理的液体大幅晃动产生的作用力及力矩的求解方法,该方法可以精确地计算出液体对于航天器的晃动力和晃动力矩,避免了压力场的计算误差影响,此外,针对传统计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法计算效率低的问题,讨论了方法中粒子初始间距选取对于晃动力和晃动力矩计算精度的影响,在不降低计算精度的前提下通过加大粒子初始间距显著提高了计算效率,使得将其嵌入控制系统闭环仿真成为可能.最后,通过与传统CFD求解器计算结果的对比验证了所提出算法的有效性.

关键词：液体晃动、动量定理和动量矩定理、光滑粒子流体动力学、晃动作用力及力矩

所属期刊栏目：49

资助基金：国家自然科学基金11172145

在线出版日期：2019-03-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：127-134