两端固支输流管道流固耦合振动的稳定性分析

根据Hamilton变分原理,建立了两端固支管道流固耦合振动的控制方程,用幂级数近似管道的振型函数,求得了方程的解析解,推导了管道固有频率、临界流速、临界压力的计算方法。最后,应用本文推导的计算方法,对一段典型飞机发动机输油管道进行了计算分析,研究了前两阶固有频率,临界流速、临界压力与流体压力、流速、管道固支长度之间的关系。     

流固耦合下轴流压气机叶片振动特性数值研究

气流扰动触发的叶片振动是导致叶片疲劳失效的主要原因,针对此问题,首先,建立叶片流固耦合时域计算模型,研究叶片振动特性,并进行叶片失效分析;其次,建立压气机叶片振动分析模型,结合叶片振动试验来验证模型的有效性;然后,考虑气体与叶片的耦合作用,通过数值仿真模拟得到典型工况下的叶片表面气动载荷,并将其引入旋转叶片有限元振动分析模型进行叶片振动响应计算;最后,引入坎贝尔图确定叶片危险工况,得到危险工况下的叶片动应力分布,并进行叶片疲劳失效分析。结果表明:临界工况下叶片振动应力分布与发生共振的模态振型密切相关;临界转速下叶片发生的1阶共振是造成叶片失效的主因。     

轴向运动粘弹性Rayleigh梁的参激振动稳定性

研究了轴向运动粘弹性Rayleigh梁参激振动的稳定性。根据广义哈密顿原理建立轴向运动Rayleigh梁横向振动的控制方程,同时考虑轴力的变化。采用多尺度方法直接求解控制方程,推导出主共振和组合共振的可解性条件;利用Routh-Hurwitz稳定性判据导出了稳定性边界方程;进而确定梁两端简支和固支边界条件下,因共振而产生的失稳区域。数值算例给出了两端简支和固支边界条件下弯曲刚度,支撑刚度,粘弹性系数以及平均速度对前两阶主共振及组合共振稳定性区域的影响。     

超精密气体静压系统节流器法向随机微振动研究

以无气腔平面节流器为研究对象,对节流器流固耦合法向随机微振动进行了理论仿真和实验研究。受限于节流器厚度与气膜厚度尺寸的差异和输入初始边界条件,建立了节流器的COMSOL仿真简化模型,对节流器-气膜微流场进行双向流固耦合数值模拟。仿真结果表明,节流器的法向随机微振动幅值关于节流器中心对称,且由中心向边缘逐渐增大;微振动幅值随气体入口流速的增大而增大。实验采用纳米级激光测振仪,依次测量供气压力为0.1,0.2,…,0.5 MPa时尺寸为75 mm×50 mm×14 mm的HEXAGON双环联结型节流器多个不同位置的法向振动,实验结果表明,法向随机微振动幅值分布特性与仿真结果一致,关于节流器中心对称,且由中心向边缘逐渐增大,验证了节流器法向微振动的"跷跷板"振动形式;在0.5 MPa供气压力下,边缘振动幅值超过1 nm。对实验数据进行功率谱密度分析,结果表明不同供气压力下法向随机微振动均在9.4 kHz和10.6 kHz处产生较大功率,可认为与节流器-气膜流固耦合系统的固有频率有关。研究结果有效地揭示了节流器法向随机微振动的特性,为气体静压系统避开随机共振区、优化气体静压系统的设计提供了理论指导。     

水下压缩气体储能管道振动特性分析

水下压缩气体储能作为一种柔性规模的储能技术，是向可再生、可持续能源结构过渡的新兴推动力。水下管道输气过程中经常发生液体积聚，从而促使管道内单相流转变为复杂的气液两相流。由于不稳定的两相流动与管道之间产生了耦合作用，引起管道振动，进而影响水下压缩气体储能系统的运行。基于ANSYS对储能管道和管道支撑结构进行了有限元分析。建立了有限元模型并对管道进行模态分析，通过对比有无流固耦合下管道的固有频率，得出流固耦合的存在会降低管道的固有频率。并进一步分析管道固定结构对管道振动特性的影响，对比3种不同固定方式，发现固支-固支支撑结构相对比固支-简支与简支-简支抗振效果好。     

新型局部加强高压管道几何结构优化设计

在新型局部加强管道的研究基础上,利用ANSYS有限元分析软件针对高压工况对其进行了详细计算,分析了加强筋厚度、宽度、间距对管道承受介质压力的影响。结果表明:新型局部加强管道可以使管壁最大应力均匀分散在加强筋之间并降低应力峰值,从而提高管道承受介质压力的能力;加强筋厚度h≈30 mm,宽度w≈30 mm,间距W≈300 mm时,可以使管道同时具有较好的安全性和经济性。     

整体翅片叉排热管散热器的传热特性研究

针对三维坐标系下,整体翅片叉排热管散热器的流动和传热特性进行数值模拟研究.分析了四个主要影响因素:翅片间距、翅片厚度、排间距和管排布对努塞尔数、流动摩擦因数和热阻的影响.管排布分别为4-3叉排和3-2叉排,翅片间距分别为6mm、7mm和8mm,翅片厚度分别为0.8mm、1mm和1.2mm,排间距分别为20mm、24mm和28mm.计算结果表明:随着翅片厚度的增加,摩擦因数减小,换热能力增强,热阻有所上升;随着翅片间距的增大,摩擦因数增大,换热能力提高,而热阻基本为增加趋势;当热管排列方式从4-3叉排变为3-2叉排后,摩擦因数增加,但Re较大时,摩擦因数趋于相同,换热能力明显下降,但热阻呈下降趋势.     

压气机中叶片与叶盘耦合系统振动特性研究

基于有限元方法建立某型航空发动机压气机叶片模型,通过模态仿真获得了该叶片在榫头固支约束下的动力学特性,研究了离心力对叶片振动的影响,并通过模态试验对计算模型和仿真数据进行验证;利用循环对称法对建立的叶片轮盘有限元模型进行振动分析,获得叶轮耦合系统在不同工作转速下的振型和频率,并与单个固支叶片进行比较,结果表明,相同阶次下叶片耦合系统的自振频率较低;通过Campbell图分析得出了叶片耦合系统可能发生共振的频率及相应的转子转速,为其故障诊断、可靠性分析以及寿命估算提供了参考依据。     

基于ANSYS大流量管路流固耦合振动分析

该文对液压系统管路流固耦合进行研究,建立大流量液压管路和流固耦合的数学模型。应用ANSYS软件研究不同条件(管路支撑间距、管路厚度)对管路特性的影响。分析结果表明:在其他条件不变的情况下,随着两支撑间距的增加,管路固有频率呈先增大后减小的趋势;随着管路厚度的增加,管路刚度增强,其固有频率也逐渐增大。在此基础上以超大型三轴试验仪为例,根据实际情况建立其大流量回油管路模型,探讨其振动问题。最后,应用以上研究结论提出不同的解决方案,通过仿真分析确定所选方案的参数,其研究成果可为其它管路系统的设计提供参考。     

两端固定输流管道的参数共振实验

将非接触式测振方法引入到输流管道的参数共振问题的实验研究。首先,通过激光测振技术获取了实验管道中部在脉动流激励下的振动信息;其次,通过确定管道振动频谱图中1/2倍频出现和消失时对应的激励频率,并在多组测试结果的基础上拟合出了管道第一振型1/2次谐波参数共振区域,且实验结果与利用平均法计算得到的理论结果定性一致;最后,对实验结果的误差成因进行了较深入地分析。得到如下结论：在一定平均流速下,两端固定管道在适当脉动幅值和脉动频率下可以发生参数共振现象,且参数共振区域的位置与流速关系较大;管道实际发生参数共振的范围要大于理论计算结果,这可能与选用平均法进行理论计算有关。     

加固计算机振动仿真及其电路板抗振设计

文中针对某型加固计算机在振动试验中出现硬盘无法读取的问题,通过有限元软件对其进行模态、谐响应分析后,结合实测数据,将故障原因定位为主板刚度不足引发共振进而导致硬盘无法读取。结构整改后,主板不再发生共振,样机试验过程中故障不再出现,测试点的加速度明显减小。进一步探讨加固计算机电路板抗振设计方法。通过厚度、紧固螺钉间距近似计算电路板固有频率,得到了几组可广泛适用于加固计算机电路板厚度、紧固螺钉间距的设计值。     

温度对两端固支管道振动特性影响分析

采用三种有限元模型和实验的方法分析了两端固支管道各阶固有频率,选择其中一个较好有限元模型.利用该模型计算了管道在高温下的振动特性.提出了管道设计过程中不仅要在常温下进行振动特性分析,而且更应该注意对管道在工作温度下的振动特性分析,最终为管道系统的安全性和设计提供了理论依据.     

高雷诺数下海底悬跨管道绕流数值模拟

海底悬跨管道所处工作环境恶劣,失效形式多样,涡激振动是导致其疲劳破坏的重要原因。为研究不同悬跨间隙比和海底流速对悬跨管道涡激振动强度的影响规律,利用Fluent软件进行了实管径高雷诺数下的二维绕流数值模拟,得到涡旋脱落形态,升力和阻力系数变化曲线。结果表明:海底悬跨管道的升力系数幅值和阻力系数均值随间隙比增大而减小,最后趋于稳定。在小间隙比情况下会出现因管道底部流速增大引起管道两侧升力极值不相等的现象;随海底流速的增加,升力系数幅值和阻力系数均值呈先增后减的趋势,规律与常规圆柱绕流一致;升力系数频率随速度增加而增大,受间隙比的影响较小。工程实际中,海底管道的铺设要尽量避免海流流速高和悬跨间距大的水域,对危险悬跨区段应设置涡激抑制装置。     

空调配管空间结构的动态仿真与优化

对空调室外机的实际管道结构建立力学模型后,用有限元程序对其进行模态分析,得出该管道结构固有频率值和对应固有频率下的振型图.分析出管系结构固有频率落在压缩机对管系结构激发频率的共振区内,这样使得管系很容易发生机械共振,产生剧烈的管道振动.为了消除机械共振,对该管道的排气管和进气管结构进行重新设计与优化,使得改进后的管系结...     

实验分析两端支承管道的参数共振

用实验方法研究了一端固定、一端铰支输流管道在脉动内流作用下的参数共振问题。对实验管道在几种不同的平均流速下做了多次重复实验,获得了第一振型1／2次谐波参数共振相关实验数据。实验结果表明：当平均流速达到一定值时,一端固定、一端铰支管道在一定的脉动流振幅和脉动频率下会产生第一振型1／2次谐波参数共振;脉动流振幅越大,发生参数共振的频率范围也越大,当脉动流振幅小于一定值时,不再发生参数共振;平均流速越大,发生参数共振所需要的脉动流频率就越小,即低频脉动时平均流速越大管道越容易失稳。实验结果与理论分析结果是一致的。对可能引起定量误差的原因进行了较详细的分析。     

弧齿锥齿轮固有振动特性分析

弧齿锥齿轮主要用于高速、重载的场合,有可能在额定转速内发生强烈的共振,振动应力急剧增大,致使齿轮过早引起疲劳破坏.运用APDL语言自主开发的弧齿锥齿轮建模程序建立了包含齿轮完整结构的有限元模型,计算了不同腹板厚度下的五个弧齿锥齿轮的固有特性,归纳了几种基本齿轮低阶振型种类.结果表明随腹板厚度的增加弧齿锥齿轮的固有频率有所增大,对变形和振动应力的影响效果则与振型有关.     

火电厂凝结水泵振动的数据分析和处理

某火电厂凝结水泵并列运行过程中,出口管道振动剧烈,通过现场情况分析,可知管道固有频率与叶片通过频率重合引起了共振;在激烈振动激励下,影响出口管道振动。现场通过改变凝结水泵出口管道结构,并将水泵叶轮叶片数量进行调整,解决了管道共振引起的凝结水泵振动大故障。     

轴向运动热弹耦合楔形梁的振动特性

以工程中的基本构件楔形梁作为研究对象,分析梁在温度场和弹性场耦合条件下的振动特性。采用D'Alembert原理建立两端固支热弹耦合运动梁的运动微分方程,依据微分求积法得到其特征方程,并对两端固支耦合热弹运动梁的复频率进行了数值计算。得到不同的梁高比下,两端固支轴向运动热弹耦合梁的复频率和速度与频率的变化关系。楔形梁的第一阶模态发散失稳的临界速度随着梁高比的减小而减小,单一模态颤振的临界速度也呈现同样的变化趋势。     

天然气压缩机管路系统气流脉动及管道振动分析

对存在严重振动问题的某天然气压缩机的进气管路进行了气流脉动和管道振动分析,提出了管路调整措施.通过气流脉动分析,得到了气柱共振频率及其对应的转速,以及出现最大压力脉动幅值的转速和管路位置;通过管道振动分析,获得了管路结构模态和激发响应,从而了解引起管道结构共振的固有频率和激发响应下的最大振动位移.对改造前后的管路进行了比较分析,结果表明:改造后的管路气流脉动最大幅值从17.65%降低到11.38%,最低结构固有频率从2.6Hz提高到12.2Hz,最大振动幅值从0.393mm减少到0.117mm.改造后的管路在实际运行中,380 r/min时测得最大振动幅值从0.4mm减少到0.1mm,表明调整措施是合理的.     

电阻电感非线性RLC电路弹簧耦合系统3次超谐共振

研究电阻和电感非线性RLC(resistance-inductance-capacitance)电路弹簧耦合系统的非线性振动,应用拉格朗日-麦克斯韦方程,建立受简谐激励的具有电阻和电感非线性RLC电路弹簧耦合系统的数学模型.根据非线性振动的多尺度法,得到系统满足3次超谐共振条件的一次近似解以及对应的定常解.对其进行数值计算,分析系统不同参数对响应曲线的影响.增大激励电压、极板面积和非线性电阻系数,响应曲线振幅和共振区变大.增大极板间距、线性电感系数和线性电阻系数,响应曲线振幅和共振区变小.系统的固有频率随极板间距增大而增大,随极板面积和线性电感系数的增大而减小.