一种振动载荷源反演方法、装置及设备与流程

本发明涉及发动机动力学，尤其涉及一种振动载荷源反演方法、装置及设备。

背景技术：

1、推力室是将推进剂的化学能通过燃烧产生推力的装置。推进剂在推力室内燃烧时，产生高温高压燃气，由于推进剂及其燃烧产物高温下发生剧烈的物理化学反应和高速流动，高温燃气产生强烈的压力脉动，当压力脉动的频率与推力室结构的声学模态相互作用，以一定特征的分布式压力载荷作用到燃烧室的内壁面，在结构上响应表现为振动的时间历程信号。

2、对发动机结构进行动力学分析及动强度评估时，一般需要通过试车搭载测试获得结构的振动响应，以此作为输入的激励载荷，这种方法适用于单一振源激励下强迫振动结构的动力学分析。然而，液体火箭发动机本身是由多个振源组成的复杂系统，几乎所有结构均具有异源振动特征，以结构边界的振动响应作为激励载荷输入的方法将不再适用，需要建立包括发动机振源结构和振源特征的结构动力学分析方法，以便开展高精度的结构动强度评估。推力室的振动载荷作为发动机主要振源，对其振动载荷模拟的真实性直接影响着最终评估结果准确性。

3、因此，亟需提供一种更为可靠的振动载荷源反演方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种振动载荷源反演方法、装置及设备，用于解决现有技术中振动载荷模拟的真实性低影响最终评估结果准确性的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种振动载荷源反演方法，包括：

4、执行试车搭载测试，获取燃烧室相应测点处的振动响应数据和压力脉动数据；

5、根据所述振动响应数据确定振动载荷源的反演目标值；

6、根据所述压力脉动数据确定燃烧室的初始压力脉动分布场；

7、基于构建的结构动力学模型，在燃烧室内壁面施加所述初始压力脉动分布场，进行随机振动分析，得到对应结构的动力学计算结果；

8、比较动力学计算结果与反演目标值，确定动力学计算结果与反演目标值之间的差值；

9、在所述差值满足预设容差要求时，将对应的压力脉动分布数据确定为振动载荷源反演结果。

10、与现有技术相比，本发明提供的振动载荷源反演方法，通过执行试车搭载测试，获取燃烧室相应测点处的振动响应数据和压力脉动数据；根据振动响应数据确定振动载荷源的反演目标值；根据压力脉动数据确定燃烧室的初始压力脉动分布场；基于构建的结构动力学模型，在燃烧室内壁面施加初始压力脉动分布场，进行随机振动分析，得到对应结构的动力学计算结果；比较动力学计算结果与反演目标值，在动力学计算结果与反演目标值之间的差值满足预设容差要求时，将对应的压力脉动分布数据确定为振动载荷源反演结果。建立了燃烧产生的燃气压力脉动与振动载荷的映射关系，从振动产生的机理角度为推力室振动载荷施加提供了新的技术手段，有效提高了动力学模型预示的准确度，保证动强度评估的载荷输入准确性。

11、第二方面，本发明提供一种振动载荷源反演装置，装置包括：

12、试车搭载测试模块，用于执行试车搭载测试，获取燃烧室相应测点处的振动响应数据和压力脉动数据；

13、反演目标值确定模块，用于根据所述振动响应数据确定振动载荷源的反演目标值；

14、初始压力脉动分布场确定模块，用于根据所述压力脉动数据确定燃烧室的初始压力脉动分布场；

15、动力学计算结果确定模块，用于基于构建的结构动力学模型，在燃烧室内壁面施加所述初始压力脉动分布场，进行随机振动分析，得到对应结构的动力学计算结果；

16、计算结果比较模块，用于比较动力学计算结果与反演目标值，确定动力学计算结果与反演目标值之间的差值；

17、振动载荷源反演结果确定模块，用于在所述差值满足预设容差要求时，将对应的压力脉动分布数据确定为振动载荷源反演结果。

18、第三方面，本发明提供一种振动载荷源反演设备，设备包括：

19、通信单元/通信接口，用于执行试车搭载测试，获取燃烧室相应测点处的振动响应数据和压力脉动数据；

20、处理单元/处理器，用于根据所述振动响应数据确定振动载荷源的反演目标值；

21、根据所述压力脉动数据确定燃烧室的初始压力脉动分布场；

22、基于构建的结构动力学模型，在燃烧室内壁面施加所述初始压力脉动分布场，进行随机振动分析，得到对应结构的动力学计算结果；

23、比较动力学计算结果与反演目标值，确定动力学计算结果与反演目标值之间的差值；

24、在所述差值满足预设容差要求时，将对应的压力脉动分布数据确定为振动载荷源反演结果。

25、第四方面，本发明提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有指令，当所述指令被运行时，实现上述的振动载荷源反演方法。

技术特征：

1.一种振动载荷源反演方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的振动载荷源反演方法，其特征在于，基于构建的结构动力学模型，在燃烧室内壁面施加所述初始压力脉动分布场，进行随机振动分析，得到对应结构的动力学计算结果之后，还包括：

3.根据权利要求1所述的振动载荷源反演方法，其特征在于，所述执行试车搭载测试，获取燃烧室相应测点处的振动响应数据和压力脉动数据，具体包括：

4.根据权利要求3所述的振动载荷源反演方法，其特征在于，确定试车搭载测试时对应的测点布置位置，具体包括：

5.根据权利要求1所述的振动载荷源反演方法，其特征在于，根据所述振动响应数据确定振动载荷源的反演目标值，具体包括：

6.根据权利要求1所述的振动载荷源反演方法，其特征在于，根据所述压力脉动数据确定燃烧室的初始压力脉动分布场，具体包括：

7.根据权利要求1所述的振动载荷源反演方法，其特征在于，基于构建的结构动力学模型，在燃烧室内壁面施加所述初始压力脉动分布场，进行随机振动分析，得到对应结构的动力学计算结果之前，还包括：

8.一种振动载荷源反演装置，其特征在于，装置包括：

9.一种振动载荷源反演设备，其特征在于，设备包括：

10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存储有指令，当所述指令被运行时，实现权利要求1~7任一项所述的振动载荷源反演方法。

技术总结
本发明公开一种振动载荷源反演方法、装置及设备，本发明涉及发动机动力学技术领域，用于解决现有技术中振动载荷模拟的真实性低影响评估结果准确性的问题。包括：执行试车搭载测试，获取燃烧室相应测点处的振动响应数据和压力脉动数据；根据振动响应数据确定反演目标值；根据压力脉动数据确定燃烧室的初始压力脉动分布场；基于构建的结构动力学模型，在燃烧室内壁面施加初始压力脉动分布场，得到动力学计算结果；比较动力学计算结果与反演目标值，在动力学计算结果与反演目标值之间的差值满足预设容差要求时，将对应的压力脉动分布数据确定为振动载荷源反演结果。能有效提高动力学模型预示的准确度，保证动强度评估的载荷输入准确性。

技术研发人员：穆朋刚,李斌潮,时寒阳,闫松,张志伟,汪广旭,张磊,李自园,樊勋
受保护的技术使用者：西安航天动力研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12