【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及液體運載火箭，具體涉及一種不規則貯箱在淺液位時晃動參數的計算方法及裝置。
技術介紹
1、在大型液體運載火箭中，液體推進劑占據了全箭的大部分質量，火箭在飛行過程中因箭體振動、發動機推力變化、姿態調整等外部激勵會引起的貯箱液體發生晃動，尤其是在液體火箭返回時，貯箱內液體質量占比大，液體輕微晃動會產生較大的橫向晃動力。為了在火箭飛行過程中對姿態進行準確的調控以及在設計時避開液體晃動的頻率范圍，避免因液體的晃動而產生飛行的事故，需要對貯箱內液體的晃動參數進行計算。目前常用的晃動參數計算方法為理論分析計算和仿真分析計算。理論分析計算速度快，但是在貯箱內液位較低、添加了防晃板和異形貯箱等情況下不太適用。仿真分析計算包括流體仿真計算和等效模型參數辨識，在現有的等效模型參數辨識中，參數需要聯合理論分析計算中的部分理論等效公式與流體仿真計算結果進行求解，但理論分析計算是基于圓柱形的貯箱得到的理論等效公式，致使仿真分析計算求解出的等效晃動參數并不適用于淺液位時的不規則貯箱。
技術實現思路
1、本專利技術提供了一種不規則貯箱在淺液位時晃動參數的計算方法及裝置，用以解決現有技術不適用于計算不規則貯箱在淺液位時的晃動參數的問題。
2、第一方面，本專利技術提供一種不規則貯箱在淺液位時晃動參數的計算方法，包括：
3、確定不規則貯箱的外形尺寸和流體仿真參數，所述流體仿真參數包括液位、過載系數和液體密度，所述液位與液面等效半徑的比值小于等于0.8；
4、基于所述外形
5、基于所述晃動力的變化曲線、所述晃動力矩的變化曲線和晃動等效模型進行晃動參數的辨識，所述晃動等效模型包括晃動力的擬合公式、晃動力矩的擬合公式、晃動質量的擬合公式和晃動質心位置高度的擬合公式，所述晃動參數包括晃動頻率、晃動阻尼、晃動質量和晃動質心位置高度，其中：
6、所述晃動力的擬合公式為：
7、f＝f0e-wζtcos(wt+θ)
8、其中，f為所述晃動力，f0為初始晃動力，w為所述晃動頻率，ζ為所述晃動阻尼，t為所述時間，θ為晃動相位；
9、所述晃動力矩的擬合公式為：
10、m＝m0e-wζtcos(wt+θ)
11、其中，m為所述晃動力矩，m0為初始晃動力矩；
12、所述晃動質量的擬合公式為：
13、
14、其中，m為所述晃動質量，a為晃動幅度，所述晃動幅度的擬合公式為：
15、
16、其中，x0為初始位移，v0為所述初始速度，所述初始位移的擬合公式為：
17、
18、其中，r為所述液面等效半徑，為液面與貯箱水平面的夾角，h為所述液位，所述液位的擬合公式為：
19、
20、其中，v為液體體積；
21、所述晃動質心位置高度的擬合公式為：
22、h＝m0/f0-(nxg/w2)
23、其中，h為所述晃動質心位置高度，nx為所述過載系數，g為重力系數。
24、上述方案提高了晃動參數計算的準確性和適用范圍，使得晃動參數計算適用于淺液位時的不規則貯箱。
25、可選的，所述不規則貯箱的結構包括圓柱體筒段和橢球箱底。
26、可選的，所述基于所述外形尺寸和所述流體仿真參數建立不規則貯箱的仿真計算模型包括：
27、采用流體仿真計算軟件根據所述外形尺寸建立所述不規則貯箱的模型，并設置所述流體仿真參數。
28、可選的，所述初始速度為0.1m/s。
29、可選的，所述進行vof計算得到晃動力的變化曲線和晃動力矩的變化曲線包括：
30、采用vof進行流體的瞬態仿真計算，得到壓強的變化曲線，所述壓強是由流體域作用于所述不規則貯箱的壁面產生的，所述壓強隨時間和作用面積變化；
31、將所述壓強的變化曲線與所述作用面積進行積分，得到壓力的變化曲線，所述壓力隨時間變化；
32、選取所述壓力的變化曲線在垂直于貯箱軸向的分量，得到所述晃動力的變化曲線；
33、以貯箱底部中心為原點，將所述晃動力的變化曲線與力臂進行乘積得到所述晃動力矩的變化曲線。
34、第二方面，本專利技術提供一種不規則貯箱在淺液位時晃動參數的計算裝置，包括：
35、參數模塊，用于確定不規則貯箱的外形尺寸和流體仿真參數，所述流體仿真參數包括液位、過載系數和液體密度，所述液位與液面等效半徑的比值小于等于0.8；
36、仿真模塊，用于基于所述外形尺寸和所述流體仿真參數建立不規則貯箱的仿真計算模型，對所述仿真計算模型施加初始速度的激勵，進行vof計算得到晃動力的變化曲線和晃動力矩的變化曲線，所述晃動力和所述晃動力矩都隨時間變化；
37、辨識模塊，用于基于所述晃動力的變化曲線、所述晃動力矩的變化曲線和晃動等效模型進行晃動參數的辨識，所述晃動等效模型包括晃動力的擬合公式、晃動力矩的擬合公式、晃動質量的擬合公式和晃動質心位置高度的擬合公式，所述晃動參數包括晃動頻率、晃動阻尼、晃動質量和晃動質心位置高度，其中：
38、所述晃動力的擬合公式為：
39、f＝f0e-wζtcos(wt+θ)
40、其中，f為所述晃動力，f0為初始晃動力，w為所述晃動頻率，ζ為所述晃動阻尼，t為所述時間，θ為晃動相位；
41、所述晃動力矩的擬合公式為：
42、m＝m0e-wζtcos(wt+θ)
43、其中，m為所述晃動力矩，m0為初始晃動力矩；
44、所述晃動質量的擬合公式為：
45、
46、其中，m為所述晃動質量，a為晃動幅度，所述晃動幅度的擬合公式為：
47、
48、其中，x0為初始位移，v0為所述初始速度，所述初始位移的擬合公式為：
49、
50、其中，r為所述液面等效半徑，為液面與貯箱水平面的夾角，h為所述液位，所述液位的擬合公式為：
51、
52、其中，v為液體體積；
53、所述晃動質心位置高度的擬合公式為：
54、h＝m0/f0-(nxg/w2)
55、其中，h為所述晃動質心位置高度，nx為所述過載系數，g為重力系數。
56、第三方面，本專利技術提供一種計算設備，其特征在于，包括：
57、存儲器，用于存儲程序指令；
58、處理器，用于調用存儲器中存儲的程序指令，按照獲得的程序執行上述任一方法。
59、第四方面，本專利技術提供一種計算機可讀非易失性存儲介質，其特征在于，包括計算機可讀指令，當計算機讀取并執行計算機可讀指令本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種不規則貯箱在淺液位時晃動參數的計算方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述不規則貯箱的結構包括圓柱體筒段和橢球箱底。
3.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述基于所述外形尺寸和所述流體仿真參數建立不規則貯箱的仿真計算模型包括：
4.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述初始速度為0.1m/s。
5.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述進行VOF計算得到晃動力的變化曲線和晃動力矩的變化曲線包括：
6.一種不規則貯箱在淺液位時晃動參數的計算裝置，其特征在于，包括：
7.一種計算設備，其特征在于，包括：
8.一種計算機可讀非易失性存儲介質，其特征在于，包括計算機可讀指令，當計算機讀取并執行所述計算機可讀指令時，使得計算機執行如權利要求1-5任一所述方法。
【技術特征摘要】
1.一種不規則貯箱在淺液位時晃動參數的計算方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述不規則貯箱的結構包括圓柱體筒段和橢球箱底。
3.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述基于所述外形尺寸和所述流體仿真參數建立不規則貯箱的仿真計算模型包括：
4.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述初始速度為0.1m/s。
5.根...
【專利技術屬性】
技術研發人員：宋心成，鄭洪偉，蘭薇薇，田鵬宇，黃陳哲，劉訪，馮聰，徐雙林，
申請(專利權)人：航天科工火箭技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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