基于流固耦合的卡车油箱振动特性研究

卡车油箱在使用过程中,存在因振动产生本体及焊缝开裂的问题。针对某400 L卡车柴油油箱,基于流固耦合理论,运用ANSYS软件分析油箱的振动特性。锤击法模态试验和仿真模态分析结果,仿真与试验测得的结构模态参数数据误差最大为13%,仿真的准确性得到验证。油箱结构自由状态下计算得到的前6阶固有频率略大于油箱安装状态下的固有频率,油箱固有频率会随着液体含量的增加而降低。油箱的固有频率在液体量从0到100 L以及300到400 L这两阶段变化明显。油箱充液比低于1/2时,油箱结构的各阶固有频率均高于危险区域的频率,不会产生共振。充液量大于3/4时固有频率接近于30 Hz的标准规定值,存在共振风险。油箱设计时,应优化油箱的结构,使其在充满液量时也能避开30 Hz标准值,更为安全。     

流固耦合的多层搅拌反应器振动特性研究

针对某型号搅拌反应器搅拌主轴因振动断裂的问题,基于流固耦合理论,采用CFD和FEM相结合的单向耦合稳态的数值模拟以及经验公式计算方法。在考虑流场作用的条件下分析多种方法得出搅拌器的临界转速结果。分析主轴断裂的原因及影响搅拌器的固有频率的流体因素,并对主轴结构进行改进。得出结论:主轴驱动电机转速大于主轴的最低设计转速是主轴产生振动断裂的主要原因;搅拌介质的流体力和阻尼作用对搅拌器的固有频率均有影响;可以将主轴适当加粗以提高其临界转速,从而远离共振范围并有效解决振动问题;采用流固耦合的方法能够考虑搅拌器转动、流体载荷和搅拌桨叶的影响。其计算结果比经验公式更接近实际情况。     

基于流固耦合的T型管振动特性分析

针对由流体引发的T型管振动问题,采用基于双向流固耦合的模态分析方法,对流体作用下的T型管模态进行分析;在双向流固耦合基础上分析流体压强,流体速度和流体密度对管道固有频率的影响;通过分析管道在流体作用下的应力和变形情况,对T型管振动剧烈的结合部位进行谐响应分析。研究表明:基于双向流固耦合的模态分析可以较确切地反映内部流体作用下的管道模态;在各因素中,流体压强对管道固有频率影响是最大的;当激励频率为第2阶(800 Hz)和第8阶(1 060 Hz)固有频率时,管道的振动响应分别达到峰值。     

流固耦合船体结构振动计算研究

本文基于水弹性理论，对船体结构的流固耦合振动问题进行了研究，计算分析了波浪中的船体结构振动的固有频率及响应，取得了一些有价值的结果，为实际的船舶设计提供了一定的参考依据。     

基于流固耦合的管道双车振动运移水力特性研究

为了探究流固偶合作用对筒装料管道水力运输流场水力特性的影响,采用商用ANSYS Fluent 12.0软件对管道流场和管道双车结构响应进行联合求解,并分析管道双车在平直管道振动运移的水力特性。管道流场计算采用雷诺时均动量方程和RNG k-ε湍流模型,管道双车结构响应计算采用刚体运动方程。结合模型试验,分析轴向流速及测压管水头,并将模拟结果与试验结果对比。结果表明:模拟结果与试验结果一致,最大相对误差不超过5.36%,说明采用流固耦合方法求解管道双车在平直管道振动运移的水力特性是可行的;管道双车瞬时速度与间距均在微小范围内呈不规则振动变化,可将管道双车振动运移视为恒定运动。     

考虑流固耦合的典型管段结构振动特性分析

研究了两种最常见的流体管段结构模型与计算。对于直管,利用拉氏变换把时域方程变换到频域,对频域方程进行推导求解,得到了直管的频域解析解;对于弯管,直接对方程模型进行整体求解,同样求得了其频域解析解。然后以Davidson单弯管模型为例,说明典型管段结构组合的管道系统的求解方法,并验证直管以及弯管模型和求解方法的正确性。最后,通过改变弯管的弯曲半径以及角度来对管道的流固耦合振动特性的影响因素进行分析。结果表明,弯曲角度以及弯曲半径越小,频谱曲线密集程度越低,耦合振动越弱,反之越强。     

杆的纵向冲击振动

用解析方法研究杆的纵向冲击振动问题，对于具有一般边界条件的杆，得到了它在运动刚体纵向冲击下和在另一运动的杆的纵向冲击下的形变、速度和应力分布的解析表达式，并得到了冲击的持续时间     

摊铺机熨平板冲击与振动耦合压实特性研究

为了提高沥青摊铺机对铺层混合料的初始密实度,针对摊铺机熨平板上的振捣和振动压实装置与材料组成的动力学压实系统,考虑振捣器压实物料时对熨平板产生的反作用力,将振捣器的冲击作用简化为周期性矩形波,采用傅里叶级数对振捣激励进行表达,建立了振捣激励和振动激励共同作用下的压实系统动力学模型,分析不同的振捣频率与振动频率对熨平板动态力学性能的影响,并对振捣与振动的耦合压实作用进行计算分析。探讨铺层材料的摊铺密实度与频率变化特性曲线,并进行仿真计算和试验研究,结果表明:熨平板的最大响应峰值出现在共振频率处,在高于共振频率区段,响应幅值相比于最大峰值降低了23%,此时铺层压实效果好,熨平板工作平稳;振捣器对铺层的密实作用大于振动器,在振捣和振动的耦合压实作用下,作用于熨平板的激励存在3个主频成分,以激起被压材料中不同固有频率的复杂成分,为铺层压实过程产生多方位共振提供基础;在研究高密实振动熨平板对铺层混合料的振动密实特性时,除了要分析振动频率接近于铺层的固有频率的主共振以外,还应注意振捣器的冲击作用并考虑振动与振捣的耦合对铺层混合料的压实效果。研究结论可为摊铺机熨平装置振动参数的选择提供依据。     

单联和双联液压管路系统流固耦合振动特性分析

飞机液压管路常用于发动机的燃油与滑油输送,由不同种类的卡箍将其固定,组成液压管路系统。根据管路形状不同,连接形式多样,常见的包括单联液压管路系统和双联液压管路系统。为避免复杂工作环境下因流固耦合振动而导致管路系统出现振动失效等问题,以典型的单联和双联液压管路系统为对象,基于管路本体的Euler-Bernoulli梁假设和黏弹性材料假设,采用牛顿法分别对管路和管路中的流体进行受力分析,再通过加减消元推导出管路系统的运动微分方程。然后,进行无量纲化处理,依据管路两端一般支承的边界条件求解出管路系统模态函数和频率方程,并通过Galerkin法将单联和双联管路系统的运动微分方程在模态空间内展开,进行振动特性的计算分析,获得内部液压油的流速、压力以及质量比对液压管路系统流固耦合振动特性的影响。     

矿用自卸车油气悬架振动冲击特性实验研究

矿用自卸车装载时会产生巨大冲击,严重时会造成车身或悬架破坏。为了提高车辆寿命,改善悬架减振吸能特性,以陕西同力重工最新研发的TLD110矿用自卸车为研究对象,重点研究车辆装载过程中油气悬架的减振吸能特性,通过实验对比无冲击加载和有冲击加载两个过程中油气悬架压力的变化情况。结果表明:无冲击加载时油气悬架压力和装载质量成线性关系,实验值和理论值基本一致,最大误差为5.2%;有冲击加载会造成油气悬架压力迅速达到峰值,然后衰减振荡,最后趋于稳定值,最大偏差为0.32 Mpa,最大超调量为21.6%,衰减振荡时间集中在4.7 s～6.0 s之间;增大蓄能器直径能减小装载冲击油气悬架压力的最大偏差,对车身和悬架起到更好保护作用。     

双节悬臂管流固耦合系统基座振动研究

基于柔性多体动力学与流固耦合动力学理论,利用悬臂输液管Lagrange方程建立双节悬臂管流固耦合系统基座振动力学模型,进行节臂姿态、平均流速及节臂长度参数对流固耦合系统振动影响分析。结果表明,节臂姿态及长度参数变化对系统振动响应影响显著;平均流速增加使流体流动产生的激励作用增大、振动响应均值提高,对水平姿态具有较高的稳定工作流速;节臂长度参数对臂间弯矩影响显著,以臂间弯矩为控制力设计振动控制系统时应进行节臂长度优化;设计、构建输流管振动试验系统,并通过试验验证理论模型的正确性。所建动力学模型可为节臂主动控制提供理论基础。     

液体火箭纵向耦合振动建模及其动态特性分析

针对液体火箭结构-推进系统的纵向耦合振动问题,建立推进系统各个组件的时域动力学模型,推导出结构-推进耦合系统二阶线性微分方程形式的控制方程。该方法能快速求解得到耦合系统的全部特征值,而且还能在此基础上分析特征值关于蓄压器和泵的物理参数的灵敏度,为液体火箭推进系统的参数优化提供技术手段。     

流固耦合的多层搅拌反应器振动特性研究EI北大核心CSCD

针对某型号搅拌反应器搅拌主轴因振动断裂的问题,基于流固耦合理论,采用CFD和FEM相结合的单向耦合稳态的数值模拟以及经验公式计算方法。在考虑流场作用的条件下分析多种方法得出搅拌器的临界转速结果。分析主轴断裂的原因及影响搅拌器的固有频率的流体因素,并对主轴结构进行改进。得出结论:主轴驱动电机转速大于主轴的最低设计转速是主轴产生振动断裂的主要原因;搅拌介质的流体力和阻尼作用对搅拌器的固有频率均有影响;可以将主轴适当加粗以提高其临界转速,从而远离共振范围并有效解决振动问题;采用流固耦合的方法能够考虑搅拌器转动、流体载荷和搅拌桨叶的影响。其计算结果比经验公式更接近实际情况。     

考虑流固耦合的弹性圆柱体涡激振动研究

利用CFX软件对质量比为7和3.24时圆柱体两向自由度涡激振动进行数值模拟,捕捉到了"锁定区"、"拍"和"相位开关"等现象,探讨了质量比对涡激振动的影响。最终通过研究表明:流固耦合在圆柱体涡激振动分析中应予以考虑;质量比为3.24时的锁定区范围、最大横向振幅以及达到锁定时的流速要比质量比为7时的大;质量比为7时顺流向频率一直为横向频率的2倍,但当质量比为3.24时,顺流向频率在较低约化速度(Ur≤4)下为横向频率的2倍,在较高约化速度下有两个值,一个为横向频率的2倍,另一个与横向频率接近。     

潜艇纵向振动计算及振动特性

采用有限元方法建立了潜艇纵向振动分析有限元模型，求出了某艇在水面巡航状态的纵向振动模态，发现潜艇耐压壳纵向振动除具有典型的“活塞”式振动特征外，还具有众多与“一维梁”纵向振动不同的特性。     

一种空间润滑装置的流固耦合振动

面向空间润滑中常采用的被动润滑不及时的问题,提出一种主动润滑方法。为了达到主动润滑的目的,提出了一种结构简单易于加工的压电微喷润滑装置。压电微喷装置的固有频率和振型对液滴形成和喷射效果具有重要作用。首先建立考虑压电-流固耦合和压力波传播效应的等效模型。进而利用有限元法对整个装置的固有频率和相应的振型进行分析。最后利用激光测振仪对整个机构实际的振型和固有频率进行测量。通过结果对比验证此流固耦合模型的有效性和方法的实用性。     

分支管流固耦合振动的频域解析解

利用拉氏变换,把时域流固耦合14方程模型变换到频域,对频域方程进行推导,得到12个一元四阶常微分方程和2个一元二阶常微分方程,对其求解,得到了直管的频域解析解。然后结合分支点的平衡条件以及分支管的边界条件,求解得出任意形状分支管的频域解析解。最后,对结果进行仿真计算,利用英国Dundee大学Tijsseling教授的实验结果对计算结果进行验证,并对不同形状的分支管进行了仿真计算。     

应用Stephen-Levinson梁理论和梁的流固耦合方法进行船体总振动特性研究

依据S-L梁理论将包含各项二阶影响因素的剪切修正系数引入船体总振动的分析中;同时用二维源汇分布法代替Lewis法计算附连水质量、并与干模态进行动力耦合;推出了流固耦合的S-L梁振动方程。用该方程对一实船进行垂向振动计算,与实测值比较其结果较好。     

基于流固耦合的管道车振动运移水力特性数值模拟与试验

鉴于传统运输方式在环境污染与能源危机方面存在的问题,提出了一种新型节能环保的运输方式——筒装料管道水力输送技术。为了进一步分析管道车在平直管段振动运移的水力特性,采用ANSYS Fluent 12.0对管道车结构响应和管道内部流场进行流固耦合数值模拟,其中流场计算采用RNG k-ε紊流模型,结构响应计算采用结构动力学方程。结果表明:模拟值与试验值基本吻合,且相对误差不超过4.8%;管道车在平直管段的瞬时速度在一定范围内呈不规则振动变化,可以将管道车的振动运移视为恒定运动;管道车近壁面流场区域的沿程测压管水头呈"W"型分布规律;管道车运移时平均能耗与管道流量之间呈线性变化趋势。该研究对进一步准确掌握管道车在平直管段振动运移过程中轴向流速与压强的瞬态变化特性具有重要的参考价值。     

流固耦合作用下变速箱体噪声辐射特性研究

运用流固耦合有限元理论,建立了具有一定高度油液的某型车辆复杂变速箱箱体的有限元模型。在振动分析的基础上,运用边界元理论对某一工况下含有不同油液的箱体外声场进行了声学计算,分析得到了耦合作用下箱体的噪声辐射特性以及润滑油对箱体噪声辐射的影响规律。最后通过声强法测定噪声源声功率级的试验进行了验证。