不同支撑刚度对输流管道系统动力学特性的完整性影响

输流管道系统包含的支撑是影响其动力学特性完整性的重要因素之一,支撑的位置变化和刚度变化都会引起输流管道的动力学特性的改变。基于输流管道的流固耦合作用,将支撑简化为等效质量和六个方向刚度系数的弹簧,分析不同刚度系数下输流管道的固有频率和相对振幅值,以分析和评估不同支撑刚度对输流管道系统动力学特性的完整性影响。结果表明,选择合适的支撑刚度对完善输流管道动力学特性的完整性有着重要的作用。     

振荡流作用下受约束的悬臂输流管的分岔特性

引入三次方非线性的Dirac delta函数研究约束条件下悬臂输流管中的分岔特性。输流管内流体因振荡流作用而产生自激振动,是分岔与混沌运动的原因。通过迦辽金截断方法使系统变为标准的有限低维离散的系统。运用龙格库塔数值仿真的方法求解低维系统,获得关于振荡流作用下受约束的悬臂输流管的分岔特性。给出具体的数值算例,研究流速及振荡流参数的分岔影响。     

基于绝对节点坐标法的输流管道非线性动力学分析

基于绝对节点坐标法,建立一种新的一维二节点输流管道单元。应用Irschik提出的适用于含非材料体系统的Lagrange方程推导输流管道单元的运动方程。采用Euler梁来模拟管道,并完全采用非线性Green应变张量和第二Piola Kirchhoff应力张量,没有任何量级近似,也没有假设悬臂输流管道的轴线不可伸长,并考虑材料的泊松效应对流速的影响,因此通过该方法得到的运动方程比传统的通过量级近似得到的输流管道的运动方程更合理。通过数值计算,分析不同边界条件下的输流管道非线性行为,并与经典输流管道运动方程的计算结果比较,结果表明本文中的方法更合理     

周期性输流管道的非线性动力学特性研究

基于绝对节点坐标法,推导出不同材料组成的周期性悬臂输流管道在定常内流作用下的非线性动力学方程,通过数值求解的方式对两种不同形式的周期性输流管道,即,铝-钢及钢-铝周期性悬臂输流管道的稳定性和非线性动力学行为进行了研究。研究结果表明,单位长度内,当管道周期数大于8时,两种周期性输流管道的临界流速均趋于定值。非线性分析结果显示,铝-钢周期性输流管道的非线性动力学行为随着周期数目的减小变得越来越复杂,从单周期行为演变为多周期、倍周期、概周期和混沌等多种运动的复杂动力学行为,而对于钢-铝周期输流管道而言,管道一直处于单周期运动状态。     

GDQR求解弹性地基上输流管道的稳定性

用广义微分求积法（GDQR）研究了弹性地基上输流管道的稳定性问题。基于输流管道运动微分方程及边界条件,采用GDQR进行离散化,获得由动力方程组及边界条件合成的特征值矩阵方程。通过对相应特征值方程的具体分析,计算了左端固定、右端弹性支承下输流管道的发散失稳流速和颤振失稳流速,研究了临界失稳流速和稳定区域随两端支撑弹簧刚度、扭转弹簧刚度的变化情况,分析了质量比、双参数模型地基反力系数和剪切模量对输流管道稳定区域图的影响,得到了一些有益的结论。研究结论对于工程实践有一定的指导意义。     

基于ALK解法的输流管道防共振可靠性分析

输流管道广泛应用于航空航天等工业领域,宽频激励下的共振失效是引起管道破坏的重要原因。采用Euler-Bernoulli梁模型建立了输流管道控制方程,使用Galerkin加权余量法将振动控制高阶微分方程转化为N阶线性方程组,求得了N阶输流管道固有频率,并根据激振力上下界频率建立了防共振可靠性功能函数。考虑到功能函数为隐式,建立了基于主动学习的Kriging解法(Active Learning Kriging, ALK)的输流管道防共振可靠性分析方法,得到了输流管道共振失效概率,分析了管道参数、液体流速等对管道共振失效的影响。计算结果对于输流管道的防共振设计和优化具有重要意义。     

轴向周期激励下含脉动流体的简支管道横向振动的稳定性分析

研究了轴向周期外激励对含有脉动流体的两端简支输流管道横向振动稳定性的影响。基于经典流固耦合方程,采用了二阶Galerkin 方法对其进行求解,用解的收敛性作为稳定判据求取了管道横向振动的稳定性方程。研究结果表明,在管道某一失稳频率下,当管道受到相应频率的轴向激励且其激励幅在一定限度内时,该激励可以改善简支脉动输流管道横向振动的稳定性;当激励幅超过一定限度,系统的稳定性开始恶化;当轴向周期激励频率远离该失稳频率时,对该失稳频率附近管道的稳定性不产生明显影响。     

端部约束悬臂输流管道的分岔与混沌响应

研究悬臂端受到线性弹簧支承和扭转弹簧约束的约束悬臂输流管道在自激-参数激励-外激励联合激励作用下的非线性动力学特性,分析系统在平均流速、流速脉动幅值和基础激励下出现周期和混沌运动响应的参数条件,揭示其通向混沌的途径,探寻各参数对输流管道振动响应的影响,为输流管道的振动控制提供依据.数值仿真结果表明,随着平均流速、流速脉动幅值、基础激励幅值和质量比的不同,管道系统分别呈现周期、概周期、阵发性和混沌运动多种响应形式,系统通过倍周期分岔或阵发性进入混沌,通过倍周期倒分岔脱离混沌.     

脉动流作用下粘弹性直管动力学特性分析

在Hamilton体系中应用精细积分法分析脉动流作用下粘弹性管道的动力学响应特性。首先建立了Hamilton体系下输送振荡流粘弹性直管的辛对偶正则方程组,接着推导了求解非线性运动方程的线性插值精细积分法,最后分析了不同流速、不同激振频率下输流直管非线性动力学特性。数值计算结果表明该方法能快速高效求解输流管道运动方程,计算精度令人满意。     

含裂纹两端铰支输流管道在振荡流作用下的非线性动力特性研究

基于适用于非材料体系统的Lagrange方程建立起含裂纹两端铰支输流管道在振荡流作用下的运动方程,考虑了瞬变呼吸裂纹非线性模型和几何非线性。采用数值方法研究了有/无裂纹输流管道在各个参数共振区域内的运动形态,结果表明由于裂纹的存在,输流管道系统表现出更加丰富的动力学行为,如倍周期运动和混沌运动。含裂纹输流管道系统通过倍周期分岔途径进入混沌,通过倍周期倒分岔脱离混沌     

Winkler地基上黏弹性输流管的参数共振稳定性

本文研究了黏弹性输流管在Winkler地基上的横向振动。管道的黏弹性材料用Kelvin本构关系描述,在两端铰支边界条件下,对系统的控制方程应用直接多尺度法建立相应的可解性条件,得到了系统次谐波共振和组合共振的稳定性边界条件,考察了系统的各种参数如阻尼、脉动流速、质量比、弹性地基对稳定性边界条件的影响。     

Experimental and numerical study on the horizontal-vertical pneumatic conveying system with pulse excitation flow based on POD and recursive analysis

To solve the problem of energy loss during pneumatic conveying, a new energy-saving method of pneumatic transportation, pulse excitation flow, is proposed and applied to the transportation of petroleum coke. Firstly, the minimum pressure drop velocity of petroleum coke transported by pulse excitation flow is obtained through experimental research, and then the energy-saving mechanism of pulse excitation flow is explored through CFD-EDM coupling. The experimental results show that the energy loss coefficient of pulse excitation flow is reduced by 12.6% compared with axial flow. The numerical results show that the pulse excitation flow will produce alternating positive and negative vortices, and using the pulse excited flow conveying can make the particles enter the suspension region 6D earlier and reduce the energy loss, which further indicates that the gas–solid coupling effect of the pulsed excitation flow is more conducive to the dispersion and acceleration of the particles compared with axial flow.     

高耸构筑物爆破拆除触地振动试验研究

高耸构筑物爆破拆除触地振动对周围的影响不容忽视,其塌落体触地与小重锤夯击地面具有一定的相似性,详细介绍了采用小重锤试验进行模拟研究的基本原理、操作方法,利用试验结果对质点峰值振速衰减规律和缓冲垫层减振效果进行了分析。结果表明:当落锤高度和缓冲垫层厚度不变时,随着测点距离的增加,各测点的峰值振速衰减明显;当落锤高度和测点距离不变时,随着缓冲垫层厚度的增加,测点峰值振速也衰减明显。触地振动速度衰减系数Kt随着缓冲垫层厚度的增大而减小,而触地振动速度衰减指数β刚好相反,垂直向地震波衰减比水平向快。缓冲垫层厚度存在一个临界值,一定范围内减振效果明显,大于临界值效果减弱,减振效果呈"小→大→小"的趋势。减振率是一个变数,可以通过改变缓冲垫层厚度进行控制,缓冲垫层厚度与落锤高度之比h/H=0.02⁰.04时可以达到80%0.04时可以达到80%⁹3%。试验结论用于实际工程效果良好,对类似工程具有一定的参考价值。     

水锤波试验系统研究

建立液压水锤波试验台,提出了多参数可调的液压管道水锤波试验系统方案,通过改变增压缸活塞杆质量、调整增压缸活塞杆缓冲阻尼器的阻尼系数,实现对水锤波波形超调量、升压率及振荡的控制.     

气液固三相管流耦合水击振动特性的参数影响分析

以气液固三相管流为研究对象,采用矢通量分裂法并结合Lax-Wendroff格式和迎风Warming-Beam格式,对浆液池-管道-阀门系统的耦合水击振动响应进行了数值计算,分析了含气率、固液密度比以及固液弹模比等参数对系统振动特性的影响。结果表明:增加含气率可有效地降低压力和应力波速,同时削弱流体压力波动和管道振动强度;当固液密度比增大时,管系振动强度随之增大,系统振动能量的增量主要集中在流体里,造成流体压能升高较快;随着固液弹模比的增加,管系压能和振动强度均增加,但增幅很小;当固液弹模比增加到某种程度后,其对系统压能和振动强度的影响可忽略。     

非线性弹簧支承悬臂输液管道的分岔与混沌分析

研究悬臂输液管道系统在自激励、参数激励和外激励联合作用下的非线性动力学行为,揭示系统运动的规律。建立了非线性弹簧支承悬臂输液管道的运动微分方程,以线性弹簧支承条件下悬臂梁的固有频率和振型函数作为近似,采用李兹-伽辽金方法对非线性运动微分方程进行离散化,经过数值计算,利用分岔图、相图和功率谱图分析系统的非线性动力学响应,得到了流体平均流速和流体与管道质量比对系统周期运动和混沌运动的影响规律。研究结果表明,当流体平均流速较小时,系统的响应首先表现为周期运动,随着流体平均流速的增大,系统的响应通过系列倍周期分岔而进入混沌运动,又经由系列倍周期倒分岔转化为周期运动。随着流体与管道质量比的减小,系统出现混沌运动的临界流体平均流速值减小,这说明通过改变流体与管道质量比参数可以控制系统的振动形态。     

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。     

切削液扰动对BTA深孔加工系统横向振动频率的影响

为探究切削液扰动下BTA深孔镗削系统横向振动频率的影响,通过建立BTA深孔镗杆系统计及内、外切削液流固耦合及其自由液面效应的横向振动模型,解析系统不同情况下的横向振动的一、二阶频率表达式,并以不同情况下,深孔镗杆内、外切削液的横截面面积及其对深孔镗杆的附加质量来表征对应的自由液面变化,通过计算,明确了BTA深孔镗杆的横向振动频率对切削液流速、轴向力的敏感性及其运动转换趋势。BTA深孔镗杆横向振动频率对轴向力的敏感性规律为:在共振脊区域,在内、外切削液都无自由液面时最大;内、外切削液都有自由液面时最小;在共振翅区域,只内切削液有自由液面时最大,内、外切削液都无自由液面时最小。BTA深孔镗杆横向振动频率对切削液流速的敏感性规律为:在共振脊区域,只内切削液有自由液面时最大,内、外切削液都无自由液面时最小;在共振翅区域,内、外切削液都无自由液面时最大,只内切削液有自由液面时最小。系统在切削液流速、轴向力达到临界等效值时,发生弯曲或屈曲;在静力失稳后,系统将会在更高的切削液流速值以混阶模态形式发生耦合颤振等复杂运动。该研究结果可为BTA深孔镗削加工的生产实践提供一定理论指导。     

Sectional lumped parameter model using bond graph and simulation for hot asphalt pipelines

ABSTRACT

In order to achieve the matching control of hot asphalt and foaming water and improve the quality of foamed asphalt, fully considering the characteristics of the asphalt pipeline is necessary. Our dynamic model of the hot asphalt pipeline system was constructed by a sectional lumped parameter method, and the dynamic characteristics of the hot asphalt pipeline system were analyzed using Simulink software. The results showed that with decreasing pipe diameter and increasing pipe length and asphalt viscosity, the fluid pressure, flow vibration frequency, and amplitude reduced at the pipeline nozzle, whereas the loss increased. Under these conditions, the dynamic response of the pressure and flow reached the steady state faster. In contrast, with increasing pipe diameter and decreasing pipe length and asphalt viscosity, the fluid pressure, flow vibration frequency, and amplitude increased at the pipeline nozzle, whereas the loss decreased. The dynamic response speed of the pressure and flow attained steady state at a slower pace.