汽车空调低压管路流固耦合振动特性分析EI北大核心CSCD

汽车空调管路的振动与噪声直接影响车内舒适度。基于计算流体力学和结构有限元的流固耦合方法分析了某型汽车空调低压管路系统在制冷剂作用下的振动特性;建立低压管路系统的有限元模型,进行空管模态分析和流体作用下的预应力模态分析,针对橡胶管结构采用分层建模方法进行模态试验验证;使用流体动力学方法分析了制冷剂的流场特性,获取管壁压力,进行流固耦合作用下的管路振动特性分析,分析了流体脉动频率和橡胶管硬度对流致振动特性的影响。结果表明:空调低压管路的模态表现为低频振动的特点,且模态振型主要体现在橡胶管上;考虑制冷剂与管路的流固耦合作用后,模态固有频率增大,最大增加43.83%;靠近压缩机的橡胶管在脉动压力激励下表现出周期性的振动,远离压缩机的橡胶管振动逐渐衰减;管道应力与压缩机工作频率成正相关关系,管道振动位移随着橡胶管硬度增大而减小。     

液压管路振动功率流传递路径分析

摘要： 随着压力体制的不断提高,具有复杂空间构型的工程机械设备液压管路系统,其振动模态更丰富、振动频域范围更宽、振动机理极为复杂。为此,本文根据液压管路系统链式结构,利用有限元功率流法对液压管路系统的振动能量传递过程进行深入研究,并对管路系统输入点进行激励分析。通过MATLAB编程求解和ABAQUS有限元动力仿真分析,得到液压管路系统振动能量的传递情况,辨识振动能量的主要传递路径,最后通过实验验证仿真的准确性,为传递路径分析提供依据。     

飞机液压管路支撑的2自由度动力学模型研究

针对飞机吊挂区域“机体结构-支撑组件-液压管路”机械振动系统中的支撑组件，在其承受动载荷作用时对其动刚度及加速度导纳进行有限元分析；基于经典隔振理论，将机体结构视为弹性体，考虑支撑组件质量、阻尼及刚度，建立以机体结构振动为激励源、液压管路为振动受体的管路支撑组件两自由度物理模型，采用四端参数法推导支撑组件的位移/力传递率，对位移传递率的影响因素进行分析。结果表明，影响支撑组件隔振性能的主要因素是刚度参数，其不仅影响位移传递率曲线的幅值，同时导致峰值产生频移；而支撑组件的质量参数和结构阻尼参数主要对曲线幅值存在不同程度的影响。分析及结论将对飞机液压管路系统的减振及提高系统性能和寿命具有一定参考价值。     

飞机液压管路支撑的2自由度动力学模型研究

针对飞机吊挂区域“机体结构-支撑组件-液压管路”机械振动系统中的支撑组件，在其承受动载荷作用时对其动刚度及加速度导纳进行有限元分析；基于经典隔振理论，将机体结构视为弹性体，考虑支撑组件质量、阻尼及刚度，建立以机体结构振动为激励源、液压管路为振动受体的管路支撑组件两自由度物理模型，采用四端参数法推导支撑组件的位移/力传递率，对位移传递率的影响因素进行分析。结果表明，影响支撑组件隔振性能的主要因素是刚度参数，其不仅影响位移传递率曲线的幅值，同时导致峰值产生频移；而支撑组件的质量参数和结构阻尼参数主要对曲线幅值存在不同程度的影响。分析及结论将对飞机液压管路系统的减振及提高系统性能和寿命具有一定参考价值。     

输流管道耦合动力特性分析

管道中流体和弹性体之间的相互作用是引起管道振动的主要原因,这种流固耦合作用对管道动力特性有直接影响。通过实验和数值分析研究输流管道在流固耦合作用下的振动模态、幅频响应等动力特性的变化规律。根据流体三维波动方程和管道动力学方程之间的耦合关系建立空间输流管道系统的直接流固耦合动力有限元模型,进行管道系统有无流体两种工况下的模态实验。通过和实验结果的对比,验证了输流管道耦合动力学模型的合理性和流体对管道模态的影响,研究了不同频率下流固耦合特性对管道幅频响应的影响及作用机理。发现水介质流体显著降低了管道固有频率,但是在不同频率下流体对管道幅频响应的作用效果并不相同。     

多平行齿轮耦合转子系统的振动特性分析

通过建立系统各轴的振动方程，联立起来形成多平行齿轮耦合转子系统的振动方程，然后进行数值求解，获得系统固有模态和动态响应。分析了某三平行齿轮减速系统的固有频率及其振型和强迫振动响应特性。结果表明，由于齿轮的耦合作用，多平行齿轮转子系统的振动不同于单轴转子，突出表现为各轴间的弯扭耦合振动，派生出许多新的模态，各轴上的不平衡会引起整个系统的振动响应。     

单-双联卡箍管路系统建模及动力学特性分析

以航空发动机中的双联卡箍为研究对象,采用线性弹簧对其进行离散化等效处理。通过刚度测试装置获得双联卡箍的角刚度和部分线刚度;基于铁木辛柯梁理论建立两端固支条件下的双联卡箍管路系统的动力学模型,采用遗传算法结合模态试验搜索未能测定的双联卡箍刚度,其中仿真与试验固有频率误差不超过4.46%,两者频响函数吻合较好。在获得双联卡箍刚度的基础上,建立了单-双联卡箍管路系统的动力学模型,并通过锤击试验验证了模型的有效性,仿真与试验固有频率误差不超过3.86%,各阶振型对比较好,单-双联卡箍管路系统的动力学模型可用于卡箍管路系统振动特性分析工程实际之中。     

基于ANSYS的气液两相流海洋立管流固耦合特性分析

运用ANSYS软件对气液两相流海洋立管进行了流固耦合特性分析,包括模态分析和动力学分析。模态分析研究了有无流固耦合存在时立管振动模态的变化以及流体边界条件对立管固有频率和阵型的影响;同时,将仿真分析同DNV公式求解的固有频率进行了对比验证。动力学分析研究了单、双向流固耦合振动分析,并将单、双向流固耦合进行了对比分析,同时考虑了立管支承方式、流体边界条件对立管振动的影响,提出了立管减振措施。分析结果对海洋立管的优化设计和运行的可靠性提供了重要的理论意义。     

TBM液压管道频谱特性分析和结构优化

考虑到全断面硬岩推进机(TBM)掘进过程中轴向基础振动对流体流速和压力波动的影响,运用输流管道流固耦合轴向运动4-方程模型,分析基础振动的影响,建立轴向基础振动下的TBM液压管道轴向耦合振动方程组,并用直接解法在频域内对其进行求解,再运用MATLAB软件对管道出口处流速和压力的频域响应特性进行仿真计算,随之分析基础振动和不同结构参数对流体频域响应的影响规律。同时,为减弱基础振动对流体出口参数的影响,运用正交实验法对管道进行结构优化,优化后的管道系统流速的频域幅值整体上减小了48.61%,从而在一定程度上抑制了因基础振动带来的流体波动。     

液-管耦合空间管路系统振动噪声的有限元分析方法

以包含设备和辅件在内、可具有分支结构的实际管路系统为研究对象,考虑内部流体介质和管路结构的相互作用,建立了液-管耦合振动噪声动力学分析的一体化有限元模型。给出了管路系统有限元模型的理论基础和典型有限元刚度矩阵单元的解析表达式,以及将管路隔振和消声器件阻抗试验数据引入有限元分析的转换方法。通过较为复杂的算例,分别对消声压力筒和管路挠性元件的噪声、振动衰减作用进行了研究。     

基于Galerkin截断的薄膜-床面耦合振动响应分析

将废塑料薄膜进行分选回收是目前最为高效节能的塑料垃圾处理方式,废旧塑料薄膜及床面的振动会直接影响分选的效率。提出了将薄膜模型和床面模型结合建立薄膜-床面耦合系统动力学模型的方法。并通过受力分析,利用Galerkin截断将床面的变形表达为模态函数的线性组合,建立了薄膜-床面非线性耦合振动微分方程。研究了不同截断阶数对薄膜-床面耦合非线性振动动态响应的影响,确定了保证薄膜-床面耦合系统振动收敛性的Galerkin截断阶数。通过床面位移响应对此方法进行了验证和对比,结果表明Galerkin截断法适用于求解耦合系统振动分析,且计算速度较快。     

支承运动情况下旋转梁的刚-柔耦合振动分析

利用哈密顿原理建立了支承运动情况下旋转梁的刚-柔耦合振动非线性动力学方程组及边界条件。根据假设模态法，利用边界条件以及模态函数的性质，得到一组模态坐标与刚性角位移耦合时变系数常微分方程，运用数值方法比较了非耦合和耦合时刚性角位移的结果，计算了梁的动力响应并分析了模态截断的影响，最后运用梁端部弹性振动的相轨迹分析了该时变系统的稳定性。     

滚振试验台液压管道系统的振动特性分析

液压管道系统是跨座式单轨车辆滚动振动试验台的重要组成部分,在设计过程中需要对管道的振动特性进行重点分析。为此,基于单向和双向流固耦合的模态分析方法,采用k-ε 的湍流模型,对比分析管道在不同分析方法下的固有频率和振型;在双向流固耦合基础上分析流体速度和压强对管道的影响。研究表明：单向流固耦合下管道的固有频率均大于双向流固耦合作用下管道的固有频率,相差率达2 %～10 %,相同阶次下的振型形态基本一致;流体压强对管道的固有频率的影响比流体速度大,在一定的压强范围内,管道的固有频率随着流体的压强增加而增加,流体的管道总变形量和等效应力随流体压强和支管流速增加而增加。     

简单输液管系的稳定性分析

研究了工程中常见的支承在多个弹性支座上的输液管系，用Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理和有限元法建立管道系统的运动微分方程。通过求解带有陀螺矩阵的振动方程组的特征值问题，考察了这种管系的稳定特性。结果表明，管系不但存在静力失稳状态而且在更高的流速下还存在动力失稳状态，同时也得到一些与单跨管不同的结果；考察了管系失稳状态下的位移响应特性，结果表明，失稳状态可以是若干失稳模态的合成结果，也可以是若干失稳模态与若干稳定模态的合成结果     

弯曲输流管道流固耦合动力特性分析

管道中流体和弹性体之间的相互作用是引起管道振动的主要原因,这种流固耦合作用对管道动力特性有直接影响。以流固耦合理论为基础,对脉动压力作用下的弯曲输流管道建立流体动力学模型及固体运动模型,在ANSYS Workbench中分别进行双向流固耦合受力分析、单双向流固耦合对比分析和模态分析,并考虑脉动压力,壁厚和管径等参数的影响。结果表明,弯管最大应力发生在入口和出口附近上下部,最大变形发生在转角及中间处;双向耦合作用下弯管最大等效应力与最大变形量均大于单向耦合;双向耦合作用下弯管固有频率明显降低,且固有频率随壁厚和管径的增大呈非线性增长。     

滚振试验台液压管道系统的振动特性分析

液压管道系统是跨座式单轨车辆滚动振动试验台的重要组成部分,在设计过程中需要对管道的振动特性进行重点分析。为此,基于单向和双向流固耦合的模态分析方法,采用k-ε 的湍流模型,对比分析管道在不同分析方法下的固有频率和振型;在双向流固耦合基础上分析流体速度和压强对管道的影响。研究表明：单向流固耦合下管道的固有频率均大于双向流固耦合作用下管道的固有频率,相差率达2 %～10 %,相同阶次下的振型形态基本一致;流体压强对管道的固有频率的影响比流体速度大,在一定的压强范围内,管道的固有频率随着流体的压强增加而增加,流体的管道总变形量和等效应力随流体压强和支管流速增加而增加。     

船舶通海管路系统振动的理论与试验分析

主要研究的是在已知管路系统的主要设备的振动特性、管路铺设几何形状以及所采用的减振装置的特性参数的情况下,分析管路系统振动的传递特性机理,并以我国某船的典型通海管路系统为研究对象,通过理论分析和实船测试对比,得出具有主要意义的结论.     

复杂多变地层泥水盾构排浆管路振动特性分析

泥浆环流系统是泥水盾构的重要组成部分，渣石与泥浆通过排浆管路泵送至地面泥水分离工厂实现固液分离。湍流脉动、大粒径岩渣碰撞等所致激励容易诱发排浆管路剧烈振动，导致接头频繁漏浆，严重影响施工进度。以北京市南水北调团九二期二标泥水盾构工程为背景，对泥浆环流、黏土地层、上软下硬地层和全断面硬岩地层掘进过程中排浆管路振动进行现场实测，以实测数据为基础，对不同地层条件下排浆管路3 个方向振动的时域和频域特性进行分析，论述管路振动的诱发机理和变化趋势，相关结论可为类似工程环流管路的设计提供依据。关键词：     

带有边缘径向裂纹的固支圆板湿模态分析

基于Rayleigh-Ritz法,分析了置于无限大障板中、单面临水、带有边缘径向裂纹的固支圆板的固有频率和振型.引入角函数对裂纹的影响进行描述,采用薄板假设计算裂纹深度等于板半径的边缘径向裂纹圆板振动的最大动能和最大势能;在无旋、无粘、不可压和板微幅振动的假设条件下,采用速度势描述水体运动并获得了由位移基函数表达的附加动能,并通过Rayleigh-Ritz过程获得流固耦合振动系统的特征矩阵,进而求得湿模态对应的固有频率和振型.结果表明,固有频率降低率整体上随模态阶数的增大而减小,而干、湿模态振型的差别则整体上随模态阶数的增大而增大;水体对对称模态和反对称模态的影响有明显的区别.计算结果与ANSYS数值仿真的结果符合的较好.     

液压管路振动功率流传递路径分析

随着压力体制的不断提高,具有复杂空间构型的工程机械设备液压管路系统振动模态更丰富、振动频域范围更宽,振动机理极为复杂。根据液压管路系统链式结构,利用有限元功率流法对液压管路系统的振动能量传递过程进行深入研究,并对管路系统输入点进行激励分析。通过MATLAB编程求解和ABAQUS有限元动力仿真分析,得到液压管路系统振动能量的传递情况,辨识振动能量的主要传递路径,最后通过实验验证仿真的准确性,为传递路径分析提供依据。