输流管道流固耦合振动研究

管道系统的流固耦合振动问题一直以来都被称为"典型的动力学问题",由于载流管道模型比较简单,相对于其他结构体,输流管道系统更容易设计与制造,方便实验研究。阐述了管道振动系统,推导了振动方程,提出输流管道减振的措施。     

输流管道流固耦合非线性动力学分析

利用有限元软件，采用ALE法对输流管道流固耦合非线性动力学特性进行计算分析．得到耦合处及其附近流体各向速度随时间变化曲线，在某一时刻管内任意横截面处的速度分布和管子在垂直流速方向上的振型，及管子在耦合作用下的振动频率．为提高设计阶段对振动特性预测的精度、保证管路系统的运行可靠性提供了参考．     

输流管道耦合振动问题的ALE方法研究

本文以ALE理论为基础,结合流体力学的相关理论,推导了用ALE方法描述的Navier-Stokes方程组,构造了基于Petrov-Galerkin格式的迎风有限元列式求解FSI的动力学问题,并在流体区域内采用Newton-Raphson迭代格式求解非线性的N-S方程组。最后采用ALE有限元对等截面直管轴对称流动和变截面弹性管内的粘性流动横向振动进行了模拟计算,并与相关理论和实验结果比较,结果表明:本文方法具有很好的效率和精度。     

输流管道参数振动失稳区域的计算

研究输送脉动流体的管道的参数振动,应用Bolotin法和矩阵变换,将两类参数振动不稳定区域的边界表达成实矩阵的特征值问题,并编制了计算程序。     

液体火箭发动机输流管振动分析与设计

建立了仿真模型对液体火箭发动机三维输流管结构进行动力学与振动响应研究,基于仿真分析结果设计管路支撑构型,以提高稳定性、降低振动幅值.首先,基于ANSYS Workbench分别建立两端支撑输流直管和曲管流固耦合动力学仿真模型,将仿真得到的动力学特性与理论计算进行对比,验证仿真方法的有效性;然后,建立液体火箭发动机三维输...     

流固耦合输流管系统的动力学分析及参数影响

为了探究航天器供能系统中输流管系统的动力学问题,建立了输流弯管的有限元模型,并进行流固耦合模态分析,研究了输流管壁厚、管径及弯角角度对其固有频率的影响.另一方面,选取星载质子交换膜燃料电池系统中的一段输流管,进行非定常流输流管动力学响应分析,研究了阀门安装位置和壁厚对管道动位移和应力值的影响.数值结果表明:流固耦合作用降低了输流管的固有频率,随着输流管壁厚的增大,输流管固有频率逐渐增大,输流管管径和弯角角度对输流管的低阶固有频率影响较小,但对高阶固有频率有较大影响;流体的非定常流动会导致管壁动位移值和应力值产生突变,管道动位移幅值和应力幅值受阀门安装位置影响很小,但出现应力极值的位置随其变化而变化;随着输流管壁厚的增加,输流管动位移幅值和应力幅值减小.     

简支梁输流管道流固耦合差分迭代算法研究与应用

目的考虑流体流动惯性力的作用,建立流体与管道的流固耦合非线性动力学方程,通过构造新的数值差分算法,解决简支梁输流管道流固耦合特性问题.方法采用量纲分析法对动力学方程进行无量纲化处理.基于有限差分理论,建立动力学模型差分方程组,并运用追赶法求解离散差分方程组.结果在Visual Basic 6.0语言平台上编制求解各离散点振动位移的通用程序,通过对比分析获得不同流速和阻尼下的振动响应规律:当流速一定时,阻尼的大小只改变系统的振动幅度,而不改变系统的频率特性,管道的最大振幅由初始管道长度的3%降低到0.8%;当阻尼一定且流速不断增大时,系统的振幅也随之增大,而固有频率随流速的增大而逐渐降低,从而推断出系统的临界流速为520 m/s.结论研究结果表明,笔者提出的差分迭代算法不仅简单有效,同时也为工程实际应用提供了新思想.     

基于流固耦合界面数据传递模型的水电站厂房流激振动分析

在现有大中型水电站机组普遍存在水力振动的情况下,如何建立一套完善的水力-厂房耦合振动模型,特别是适用于大型复杂工程计算的流固耦合界面数据传递模型,并以此来进行水电站厂房流激振动的预测,是厂房振动方面亟待研究的课题。 本文探讨了国内外常用的几种流固耦合数据传递插值算法的优劣,将近年来在航空、地形学、医学等领域广泛应用的C2紧支径向基函数插值方法进行了优化与改进,改善了该插值方法存在的精度和效率之间的平衡问题,并基于此建立了厂房流固耦合数据传递模型,进行了水电站厂房流激振动分析。 分析结果表明,当流体网格数远大于结构网格数时（5倍以上）,局部插值法的最大误差控制在工程应用可接受范围内,在网格量巨大的相关工程计算中可以考虑使用局部插值法以节省时间成本;改进后的C2紧支径向基函数可以进一步减小误差,提高精度,在大型复杂耦合界面数据传递中具有很大的优势;流道中压力脉动以叶片通过频率为主,水轮机叶片与导叶间静动干扰所引起的流体脉动压力对厂房整体结构振动影响较为明显。     

载流管道固液耦合振动计算

根据Hamilton原理,用有限元法推导载流管道的固液耦合振动方程,用QR法计算不同边界条件下管道的临界速度和固有的频率,用Newmanrk计算了管道对阶跃载载荷的响应,所得结果可用于火箭发动机燃料馈给管道,水轮机供水管道和其他管道的设计与研究。     

考虑剪切变形时的输流管道动力特性分析

分析了考虑剪切变形时输流管道的动力抚恤一和动力稳定性。     

流体在管道中流动时管道的自振特性研究

基于三维弹性理论及欧拉线性方程,采用位移-压力格式有限元方法,得到附加矩阵。通过叠加附加矩阵把流固耦合结构振动问题化成普通的结构振动问题,建立了流体在管道中流动时结构振动的有限元方程,研究了流体在管道中流动时结构的自振特性,重点研究了流体速度对管道自振频率的影响。研究表明,管道各阶自振频率随着流体速度的递增呈递减的趋势。     

倾斜管道物料输送中流固耦合振动问题的算法研究与应用

摘要：目的针对倾斜管道物料输送的流固耦合振动问题建立通用求解算法以解决实际工程问题．方法对具有倾斜角度的物料输送管道建立力学模型,应用力学原理推导了倾斜管道的流固耦合动力学方程;通过无量纲化获得简化形式的振动微分方程;应用有限差分法构造了五点差分格式计算模型,并利用VB语言编制了求解响应分析计算程序．结果通过对不同时刻管道振动图像的对比分析可知,当没有流体流过管道时,管道处于平衡位置,且管道末端纵向位移是0．7mm;当有流体流动时,管道末端的最大摆动幅度为8mnl,最大振动增量为0．56IIlIll．由此表明流固耦合现象是引起管道振动的主要原因．结论应用笔者方法可有效解决倾斜管道流固耦合振动问题．     

输液管道振动的流体流动效应

研究了在石油行业、化学工业以及核电工程中广泛运用的弹性输液管道振动问题，采用欧拉梁理论和哈密顿原理，在考虑科氏力影响的情况下建立数学模型，运用伽辽金法对模型进行求解，并对所得解进行分析得到相应的结论．     

输液管道振动的流体流动效应

研究了在石油行业、化学工业以及核电工程中广泛运用的弹性输液管道振动问题,采用欧拉梁理论和哈密顿原理,在考虑科氏力影响的情况下建立数学模型,运用伽辽金法对模型进行求解,并对所得解进行分析得到相应的结论.     

基于Euler-Bernoulli方程微悬臂梁弛豫分析

为探讨微机电系统中悬臂梁结构弛豫动力学特性,本文基于Euler-Bernoulli方程,计入空气滑膜阻尼对悬臂梁弛豫过程的影响,采用分离变量法导出悬臂梁挠度弛豫表达式;给出临界阻尼、过阻尼、欠阻尼梁挠度弛豫算例;利用ANSYS中瑞利阻尼模型对微悬臂梁临界阻尼、过阻尼、欠阻尼弛豫进行仿真,挠度弛豫过程在梁固定端附近与理论差异较大,仿真数据与理论偏差随挠度增加.     

水下输送流体管道的振动分析

给出水下输送流体管道自由振动振型函数的解析解以及用无穷阶行列式表示的特征值方程。     

一类转子-密封系统中的气流激振动力学分析

研究了一类在三维转子-密封系统中,以稳定气体流动,转子轴心为原点,圆柱坐标系(r,θ,σ)下的流体激振现象.通过4种边缘假设推导出系统的三维气体激振方程,并分析了该系统的流固耦合振动特性.     

三维管道固液耦合振动分析

研究流体的速度和压力对载流三维管道振动频率的影响,并且探讨管道失稳时流体的临界速度。     

结构撞水的流固耦合动力分析

结构的撞水是流固耦合相互作用的瞬态过程.本文采用有限元法,就三维楔形体结构对带自由表面流场的撞水过程进行了数值模拟.楔形体结构简化为V型折板,流场和结构分别采用欧拉网格与拉格朗日网格,进行流固耦合动力分析的迭代求解.在此基础上开展参数化研究,探讨了撞水速度、板厚、斜倾角以及材料参数对撞水过程的影响.分析的结果与有关文献的实验结果比较吻合,为撞水结构的强度分析与设计提供了参考.     

支承刚度对输流管道振动特性的影响分析

为研究实际支承条件下管路系统的振动特性,文中采用一端固支一端具有弹性约束梁的前两阶振型来近似相同边界条件下输流管道的前两阶振型．通过拉格朗日方程推导出了带有弹性约束管道系统的控制方程,利用模态法对其进行求解,分析了支承刚度对梁前两阶振动特征值的影响,并分析了支承刚度对管道固有频率、跨中最大振动位移和动静失稳临界流速的的影响．研究结果表明：支承刚度在0～1000N／m范围内对固有频率影响不大,当支承刚度大于1000N／m对固有频率有明显影响;随着支承刚度的增大,管道系统的首次失稳形式由动态失稳变为静态失稳．