飞艇囊体膜弹性振动特性预测仿真

研究飞艇囊体和声腔耦合作用下,飞艇囊体膜弹性振动特性。目前,研究飞艇囊体振动行为的主要方法是将囊体内外压差作为预应力施加在囊体上,对囊体进行模态分析,忽视了内部气体与囊体结构的耦合作用对囊体振动行为的影响。而柔性囊体结构振动受内部空气影响显著。将飞艇囊体形成的封闭腔体视为声腔,应用结构-声耦合分析方法,分析囊体和声腔耦合作用下,飞艇囊体振动的模态特性。得到囊体和声腔耦合作用下囊体振动的固有频率和模态振型,以及囊体内外压差对囊体振动的影响机理。为验证方法的有效性,应用结构-声耦合分析方法,建立矩形膜-声腔耦合系统的有限元模型,得到不同压差下,膜-声腔耦合系统的固有频率和模态振型;同时,建立矩形膜-声腔耦合系统的试验模型,测得系统的模态参数,验证结构-声耦合分析方法建立的有限元模型的有效性。结果表明,飞艇囊体与声腔的耦合作用使得飞艇囊体弹性振动的频率降低,囊体内外压差仅对特定的模态振型有影响。为研究飞艇囊体的动力学特性提供依据,也为飞艇囊体表面刚性结构布置和控制系统的设计提供参考。