[发明专利]考虑液体附加质量的油箱流固耦合瞬态分析方法及系统

说明书

本发明公开了一种考虑液体附加质量的油箱流固耦合瞬态分析方法及系统，涉及汽车领域，该方法包括将上一时刻点的节点位移映射到建立的流体模型中，并以上一时刻点的节点位移作为输入边界，对流体模型进行当前时刻点的流体计算，得到当前时刻点液体对油箱壁的动压力和总压力；将当前时刻点的总压力和液体附加质量映射到建立的结构有限元模型上；对结构有限元模型进行瞬态响应分析，得到当前时刻点结构有限元模型的网格节点的节点位移、加速度和应力；基于所有时刻点的网格节点的应力，进行疲劳计算。本发明能够准确模拟油箱由于液体晃动导致的结构疲劳。

技术领域

本发明涉及汽车领域，具体涉及一种考虑液体附加质量的油箱流固耦合瞬态分析方法及系统。

背景技术

目前对于油箱流固耦合瞬态分析，主要是通过分别建立油液的流体域和油箱的结构域，采用瞬态分析，进行实时双向耦合分析，结构域分析后传递结构变形给流体域，流体域的分析传递载荷给结构域。

但是，在实际分析过程中，进行实时双向耦合时，流体域传递载荷给结构域，结构瞬态计算中只考虑了流体传递过来的载荷，并未考虑流体晃动产生的附加质量对结构的影响，事实上，液体在晃动过程中会在结构表面产生一个附加质量，该附加质量会改变结构的动态特性，从而导致结构计算的结构变形不够准确，传递给流体域的位移不够准确，最终动态应力和动态响应均与实际不符，无法准确模拟油箱由于液体晃动导致的结构疲劳，最终导致计算的疲劳结果不准确。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种考虑液体附加质量的油箱流固耦合瞬态分析方法及系统，能够准确模拟油箱由于液体晃动导致的结构疲劳。

为达到以上目的，本发明提供的一种考虑液体附加质量的油箱流固耦合瞬态分析方法，包括以下步骤：

将上一时刻点的节点位移映射到建立的流体模型中，并以上一时刻点的节点位移作为输入边界，对流体模型进行当前时刻点的流体计算，得到当前时刻点液体对油箱壁的动压力和总压力；

将当前时刻点的总压力和液体附加质量映射到建立的结构有限元模型上；

对结构有限元模型进行瞬态响应分析，得到当前时刻点结构有限元模型的网格节点的节点位移、加速度和应力；

基于所有时刻点的网格节点的应力，进行疲劳计算。

在上述技术方案的基础上，所述流体模型为对能够接触到油液的部件所建立的几何模型，所述能够接触到油液的部件包括油箱箱体内表面和油箱隔板，且油箱隔板与油箱箱体搭接边缝合为一体。

在上述技术方案的基础上，所述流体模型建立后，对流体模型采用隐式瞬态分析，进行输入和输出的设置，所述流体模型的输入为节点位移，所述流体模型的输出为液体对油箱壁的动压力和总压力。

在上述技术方案的基础上，所述结构有限元模型为对油箱托架、油箱箍带、油箱软垫、油箱箱体、油箱隔板和油箱截断车架建立的网格模型。

在上述技术方案的基础上，所述结构有限元模型建立后，对结构有限元模型采用隐式瞬态分析，进行输入和输出的设置，所述结构有限元模型的输入为加速度，所述结构有限元模型的输出为节点位移、加速度和应力。

在上述技术方案的基础上，当得到当前时刻点液体对油箱壁的动压力和总压力之后，还包括：将得到的动压力映射为当前时刻点结构有限元模型的网格节点的动压力。

在上述技术方案的基础上，所述当前时刻点的液体附加质量的计算方式为：将当前时刻点结构有限元模型的网格节点的动压力，除以上一时刻点结构有限元模型的网格节点的加速度，得到当前时刻点的液体附加质量。

在上述技术方案的基础上，初始时刻时，节点位移、液体附加质量和液体对油箱壁的动压力均为0。

本发明提供的一种考虑液体附加质量的油箱流固耦合瞬态分析系统，包括：