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航天动调陀螺组合体温度场的有限元分析(只有说明书:论文)

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航天动调陀螺组合体温度场的有限元分析(只有说明书:论文)

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航天动调陀螺组合体温度场的有限元分析

 

【摘要】根据上海航天控制研究所提出对航天动调陀螺组合体热力学性能分析的要求,运用有限元软件PATRANNASTRAN,对该陀螺组合体进行其温度场的有限元分析。根据实际的需要,分为空气和真空两种工况,分别考虑对流和热辐射两种边界条件,计算两种工况下的稳态温度场和瞬态温度场的分布,并且得出两种状态下达到热平衡的时间,以及陀螺组合体的主要散热途径,为接下来的结构优化和使用过程中提供理论基础和依据。
【关键词】PATRANNASTRAN;陀螺组合体;有限元分析;温度场
【Abstract】This paper uses the analysis software PATRANNASTRAN to make finite element analysis of space gyroscope’s bracket combination system about its thermodynamics capability which is required by Shanghai Aircraft Control Institute. According to physically of demand, the work should divide into two work circumstances,air and vacuum,considering convection and radiation as boundary conditions respectively,to analyze the field of its temperature.At last,we should get the result of steady analysis and transcient analysis in two work circumstances and the time it takes to get the steady state,also should know the main way how the system to give out the heat.And it will supply the theory basis to usage process and to optimize the structure afterwards.
【Key Words】PATRANNASTRAN; gyroscope;FEM; temperature field

 

 


目    录

1 前言┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3
    1.1 课题来源┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3
    1.2 研究必要性┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3
    1.3 拟采取的分析方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3
2   传热学的理论基础┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3
2.1经典传热学理论┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3
     2.1.1 拟解决的问题┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3
     2.1.2 平面热传导微分方程┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3
     2.1.3 热传导的基本理论┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3
     2.1.4 传热学基本的物理参数┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄4
     2.1.5 热传导问题的数学描述┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5
2.2 有限元的基本理论┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6
     2.2.1 单元各向量定义及图形说明┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6
     2.2.2 单元内任一点(x,y)的温度标量┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6
2.2.3 单元温度场的有限元方程┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6
3   陀螺仪组合体的有限元分析┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7
3.1 PatranNastran软件介绍┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7
   3.2 陀螺组合体的组成┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7
   3.3 陀螺组合体有限元模型建立┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8
   3.4 有限元模型材料参数的确定┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄10
   3.5 载荷和边界条件的确定┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄10
     3.5.1 确定热源┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄10
3.5.2 确定对流系数┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄11
     3.5.3 热辐射边界条件┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄14
     3.5.4 空气中稳态温度场分布┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15
3.5.5 真空中稳态温度场分布┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄18
     3.5.6 空气中瞬态温度场分布┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄20
3.5.7 真空中的瞬态温度场分布┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄24
4   结论┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄26
5   谢辞┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄26
主要参考文献┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄27

 

主要参考文献
[1]杨世铭、陶文铨.传热学.高等教育出版社,1998。
[2]孔祥谦.有限单元法在传热学中的应用.科学出版社,1998。
[3]蒋孝煜.有限元法基础.清华大学出版社,1991。
[4]O.C.监凯维奇.有限元法.科学出版社,1985。
[5]刘兵山、黄聪等.Patran从入门到精通.中国水利水电出版社,2003。
[6]翟峰、张英等.实心像胶轮胎温度场有限元分析.汽车科技,2003(2) 14-16。
[7]丁勇、薛明德.辐射换热条件下空间薄壁圆管结构瞬态温度场、热变形有限元分析.宇航学报,2002,23(5).49-56。
[8]郭万林、沈康智.一种考虑结构瞬态互辐射的有限元法.航空学报,2000,21(4).330-333。
[9]Bathe K J and Wilson E. L. Numerical Methods in Finite Element Analysisi. Prentice-Hall, Inc., 1976。
[10]Cook R D. Conceots and Application of Finite Element Analysis. John Wiley & Sons, Inc,1974。

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