基于流固耦合方法的气枕式薄膜结构特性研究的任务书.docx

基于流固耦合方法的气枕式薄膜结构特性研究的任务书
任务书
一、研究背景：
气囊是一种具有广泛应用前景的结构，其主要原理是通过在膜结构中注入气体形成气压，从而对物体产生支撑、减震、防护等效果。气囊从最早的汽车减震、振动控制到现在的航空航天和军事领域应用，逐渐成为各个领域的重要组成部分。而气枕式薄膜结构作为一种新型气囊，具有质量小、压力分布均匀、支撑、减震能力强等优点，在冶金、石油化工、地震等领域得到广泛应用。但是在实际应用中，气枕式薄膜结构的工作条件时常具有流固耦合特性，计算模型较为复杂，研究起来相对比较困难。
二、研究目的与内容：
本研究旨在通过建立基于流固耦合方法的气枕式薄膜结构数值计算模型，探究其在不同工作条件下的流固耦合特性，主要包括以下几个方面：
1、建立气枕式薄膜结构的物理模型，探究其在外界作用下的变形、应力、应变等特性。
2、研究气枕式薄膜结构中气体流动的流体力学特性，探究在不同气体压力条件下气体流动的速度、压力分布等特性。
3、建立流固耦合模型，对气枕式薄膜结构暴露于不同工作条件下的流固耦合特性进行研究，探究气体流动对薄膜结构变形、应力分布、应变变化等的影响。
4、通过数值计算分析评估不同材料、不同结构参数的气枕式薄膜结构在不同工作条件下的性能表现，为气枕式薄膜结构的优化设计提供理论依据。
三、研究技术路线：
1、搜集相关文献资料，了解气枕式薄膜结构的基本原理和研究进展。
2、建立气枕式薄膜结构的物理模型，并确定数值计算方法。
3、进行气枕式薄膜结构的数值计算，通过有限元方法建立运动学模型和静力学模型，研究不同工作条件下的变形、应力、应变特性，如压力分布、弹性变形程度、应变状态等。
4、建立气囊中气体流动的流体力学模型，探究不同气体压力和体积流量条件下的气体流动速度、压力分布、气流速度场等特性。
5、建立流固耦合模型，分析气体流动对气枕式薄膜结构变形、应力分布、应变变化等的影响。
6、通过对数值计算结果的分析，评估不同材料、不同结构参数的气枕式薄膜结构在不同工作条件下的性能表现，为气枕式薄膜结构的优化设计提供理论依据。
四、预期成果：
1、建立了基于流固耦合方法的气枕式薄膜结构数值计算模型，并对气枕式薄膜结构在不同工作条件下的特性进行了研究。
2、分析探究了气枕式薄膜结构中气体流动的流体力学特性，如流速、压力分布、气流速度场等。
3、建立了流固耦合模型，分析气体流动对气枕式薄膜结构变形、应力分布、应变变化等的影响。
4、通过数值计算评估了不同材料、不同结构参数的气枕式薄膜结构在不同工作条件下的性能表现，为气枕式薄膜结构的优化设计提供理论依据。
五、参考文献
1.李猛,宋波,李修峰.基于有限元分析的特大型气囊压力舱变形仿真[J]（D）//CNKI,2016.
2.王毅,陈君杨,张立标,等.一种新型轻型气囊减震垫刚度设计研究[J].物理学报,2015,64(3):034701-.
3.张明,陈子纯,王长江,等.工程弹性力学（第3版）[M].中国水利水电出版社,2020.
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