【摘 要】
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民机燃油管路系统主要作用是为发动机和APU持续稳定地输送燃油,燃油管路系统在输送燃油的过程中必然存在流固耦合振动效应,管路系统的流固耦合振动不仅影响管路及附件的正常功能,甚至会对飞机的正常飞行安全造成威胁。本课题围绕燃油管路的流固耦合振动效应,开展了薄壁燃油管路的流固耦合14-方程数理模型的构建、求解及卡箍约束下管路的流固耦合振动特性分析验证工作,本文的研究工作不但具有学术价值,同时还能为民机燃油
【基金项目】
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企业横向课题“ARJ21-700飞机燃油焊接导管检查评估与试验研究”；
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民机燃油管路系统主要作用是为发动机和APU持续稳定地输送燃油,燃油管路系统在输送燃油的过程中必然存在流固耦合振动效应,管路系统的流固耦合振动不仅影响管路及附件的正常功能,甚至会对飞机的正常飞行安全造成威胁。本课题围绕燃油管路的流固耦合振动效应,开展了薄壁燃油管路的流固耦合14-方程数理模型的构建、求解及卡箍约束下管路的流固耦合振动特性分析验证工作,本文的研究工作不但具有学术价值,同时还能为民机燃油管路系统的设计和振动抑制提供支撑。本文主要研究内容如下:（1）分别以Timoshenko梁模型和流体波动方程为理论基础描述管路和管内流体运动,结合燃油管路的薄壁特性,并考虑管壁内力、流体压力、流体运动过程中产生的离心力、科氏力以及流体与管壁间摩擦耦合效应等因素的影响,构建并完善了用以描述燃油管路系统中最基本管路单元—直管和弯管三维振动的14-方程数理模型;基于传递矩阵思想给出了经拉式变换后的14-方程数理模型的频域求解方法,14-方程数理模型的最进求解还需结合管路边界条件和激励,为此给常见边界条件和激励的矩阵表达式。（2）基于传递矩阵思想构建了卡箍-管路单元的点传递矩阵,利用有限元软件分析了拧紧力矩对P型卡箍六个方向等效刚度的影响规律,并以一段燃油直管为对象,分析了约束等效刚度对管路振动特性的影响。（3）基于所构建的燃油管路14-方程模型和卡箍的点传递矩阵,结合民机燃油管路的载荷环境,以燃油直管和弯管为研究对象,将瞬时流量脉动作为管路激励,分析燃油管路在四组压力工况下的振动响应,并对弯曲管路进行了冲击载荷下的振动响应分析。（4）搭建了民机燃油管路流固耦合振动试验台,开展燃油管路在压力工况和冲击载荷下的流固耦合振动的试验研究,并在频域范围内对比数值计算结果和试验结果,验证了所构建的燃油管路流固耦合14-方程数理模型及求解方法的准确性。
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