大型整流罩分離仿真研究

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1、犬ｉｌ嫂－大李ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹｆｉＳＳ士室位論文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮｗ大型整流罩分離仿真研究學(xué)科專業(yè)工捏九學(xué)＿作者姓名指導(dǎo)教師李Ｊ１Ｌ—■２６答辯日期＿＿ｍ５羞—＿月碩士學(xué)位論文大型整流罩分離仿真研究ｆ－ＳｅｐａｒａｔｉｏｎＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｔｕｄｉｅｓｏａＬａｒｇｅＳｃａｌｅＰａｙｌｏａｄＦａｉｒｉｎｇ作者姓名：艾森：工程力學(xué)學(xué)科、專業(yè)０３１１９學(xué)號：２１２指導(dǎo)教師：李剛教授完成日期．０５．０４

2、：２０１５大ｓｔ理工大營ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大連理工大學(xué)學(xué)位論文獨創(chuàng)性聲明作者鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，也不包含其他已申請學(xué)位或其他用途使用過的成果一。與我同工作的同志對本研究所做的貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。若有不實之處，本人愿意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任。：學(xué)位論文題目＿丨Ｔ：況Ｊ作者簽名：文日期年＜月日大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要

3、一個關(guān)鍵的子系統(tǒng)大型整流罩分離系統(tǒng)是火箭飛行中，決定著火箭能否順利的將有一，代運載火箭正朝著大直徑效載荷送入預(yù)定軌道。隨著中國航天技術(shù)的進(jìn)步新、大推力的方向發(fā)展，火箭整流罩的結(jié)構(gòu)尺寸也在發(fā)生著跨越式的增長。由于整流罩結(jié)構(gòu)整體尺寸增加和釆用旋轉(zhuǎn)分離形式，，使得整流罩剛度減小分離過程將引起較為劇烈的彈性變形，減小罩內(nèi)有效包絡(luò)，增加整流罩與有效載荷及箭體碰撞的危險性，。此外整流罩規(guī)模的增大將引起地面試驗時產(chǎn)生較大的氣動阻力，阻礙整流罩分離，甚至可能使之無法分離。因此，采取數(shù)值方法對整流罩分離和地面試驗進(jìn)行仿真預(yù)示就變得十分重要了。為了研究整流罩在不同分離能源輸入下

4、的動力學(xué)響應(yīng)問題，本文建立了精細(xì)有限元，并基于剛體模型仿真說明仿真流程的可行性模型，在此基礎(chǔ)上幵展了彈性整流罩的仿真工作，闡述了考慮彈性振動下的分離和變形特性。為了準(zhǔn)確模擬地面試驗過程，本文利用流固親合方法開展考慮氣動的分離仿真工作，獲得了分離過程中的流場變化規(guī)律，預(yù)示了地面試驗的分離特性?？紤]到初始瞬態(tài)沖擊的復(fù)雜性，本文最后對整流罩沖擊響應(yīng)問題展幵討論，揭示了整流罩瞬態(tài)沖擊下的變形模式。本文主要研究內(nèi)容為：１）建立精細(xì)有限元模型，利用剛體動力學(xué)和能量原理推導(dǎo)理論分離特性；通過精細(xì)剛體的仿真工作，獲得剛體分離特性并說明相關(guān)有限元模型參數(shù)設(shè)置的正確性和利用ＡＢ

5、ＡＱＵＳ商業(yè)軟件進(jìn)行人型整流罩分離仿真的可行性。２）通過整流罩模態(tài)分析，預(yù)示出分離中可能存在的危險振動模式；仿真獲得了彈性整流罩不同分離能源輸入下的分離特性、呼吸變形、能量等參數(shù)；分析了不同彈簧建模方式對剛體和彈性體仿真的影響，，。結(jié)果表明在真空環(huán)境中整流罩能夠成功分離且與罩內(nèi)有效載荷無干涉接觸；能源輸入越多，越有利于分離；彈簧建模方式對剛體仿真影響不大，但對彈性體仿真有較大影響，彈簧頂桿能夠抑制呼吸變形和軸向變形。３）基于ＣＥＬ方法開展了地面分離預(yù)示工作，闡述了流場變化規(guī)律。分析結(jié)果表明地面試驗中，氣動阻力對分離過程影響很大冷氣系統(tǒng)對分離試驗貢獻(xiàn)不大，反而

6、帶來；系統(tǒng)可靠性問題初始罩內(nèi)形成負(fù)壓，引起較大氣動阻力，，氣體不斷沖入；分離中罩內(nèi)，氣動阻力逐漸減小。４）通過對整流罩初始瞬態(tài)沖擊響應(yīng)分析，指出瞬態(tài)沖擊環(huán)境給整流罩帶來兩倍的動力放大。；瞬態(tài)沖擊激發(fā)出整流罩帶邊界約束模態(tài)下的第三階振型關(guān)鍵詞：整流罩ＣＥＬ；分離仿真；方法；沖擊響應(yīng)－１－火型整流罩分離仿真及試驗研究ＳｅａｒａｔｏｎＬ－ＰａａｄｐｉｏｎＳｉｍｕｌａｔｉＳｔｕｄｉｅｓｏｆａａｒｇｅＳｃａｌｅｙｌｏＦａｉｒｉｎｇＡｂｓｔｒａｃｔＳｅａｒａｔｉｏｎｓｓｔｅｍｏｆａｌｏａｄｆａｉｒｉｎｉｓａｃｒｉｔｉｃａｌｓｕｂｓ

7、ｓｔｅｍｄｕｒｉｎｔｈｅｆｌｉｈｔｏｆｌａｕｎｃｈｐｙｐｙｇｙｇｇｖｅｈｉｃｌｅｓｗｈｃｈｅｔｅｔｔａａｄｃｏｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｔｔｔｈｉｄｒｍｉｎｅｓｗｈｅｈｅｒｈｅｌｏｕｌｄｂｌｌｂｒｏｕｈｉｎｏｅ，ｐｙｙｇ＇ｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｏｒｂｉｔ．ＡｃｃｏｍａｎｉｅｄｗｉｔｈｔｈｅｒｏｒｅｓｓｏｆＣｈｉｎａｓｓａｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏａｎｅｗｐｐｐｇｐ