平面运动载体

强制在平面上移动的体运动具有三个自由度。

对于平面运动,独立坐标矢量可以写为:

1. EQUATION_DISPLAY
q=(zθϕ)
(4921)

对于平面运动载体,Eqn. (4909) 中的雅可比矩阵和其他物理量简化为:

2. EQUATION_DISPLAY
JT=(000000100)
(4922)
3. EQUATION_DISPLAY
JR=(0sinψcosψcosθ0cosψsinψcosθ00sinθ)
(4923)
4. EQUATION_DISPLAY
LT=0LR=(0cosψψtcosψsinθϕ˙sinψcosθψt0sinψψtsinψsinθϕ˙cosψcosθψt0cosθϕ˙0)v'=(rxtryt0)ω'=(00ψt)v˙'=(2rxt22ryt20)ω˙'=(002ψt2)
(4924)

Simcenter STAR-CCM+ 提供了各种不同的方法来对平面运动建模。 位置矢量和方向矩阵取决于使用中的方法。

平面运动机构 (PMM)

平面运动机构是一种平面运动载体方法,用于以正弦摆动运动的形式预先指定 X-Y 平面中的运动。 使用此方法,体位置 r 可以写为:

5. EQUATION_DISPLAY
r=(rxryrz)=(V0ty0sin(2πft)z)
(4925)

其中, V 0 为体的前进速度, y 0 为摆动幅值, f′ 为摆动频率。

方向 T Eqn. (4917) 给出,横摇角 ϕ = 0

如果激活了纯横摆,横摆角由以下方程给出:

6. EQUATION_DISPLAY
ψ=ψ0cos(2πft)
(4926)
7. EQUATION_DISPLAY
ψ0=arctan(y02πfV0)
(4927)

否则 ψ = 0

旋转臂运动

旋转臂运动机构是一种平面运动载体方法,它以旋转的形式预先指定 X-Y 平面中的运动。 获得的结果是体在 X-Y 平面中的圆形路径。 使用此方法,体位置 r 可以写为:

8. EQUATION_DISPLAY
r=(rxryrz)=(rc,x+(r0,xrc,x)cosωt(r0,yrc,y)sinωtrc,y+(r0,xrc,x)sinωt(r0,y+rc,y)cosωtz)
(4928)

其中, rc,x,rc,y,rc,z 定义旋转臂的旋转中心, r0,x,r0,y,r0,z 定义初始体位置,即:体最初附加到旋转臂的位置。

横摆角由以下方程给出:

9. EQUATION_DISPLAY
ψ=ωt
(4929)

通用平面运动

通用平面运动机构是一种平面运动载体方法,用于以用户自定义轨迹的形式预先指定 X-Y 平面中的运动。 使用此方法,体位置 r 可以写为:

10. EQUATION_DISPLAY
r=(rxryrz)=(x(t)y(t)z)
(4930)

横摆角由以下方程给出:

11. EQUATION_DISPLAY
ψ=ψ(t)
(4931)

其中, x , y , ψ 为用户自定义的时间函数。