换热器内部流体诱发振动稳态响应分析

针对换热器结构振动特性问题,分析换热器内部流体诱振引起的换热器整体振动,得到换热器固定约束处的支反力。为此提出从流体到固体侧的单向耦合,利用商业CFD软件FLUENT计算流体场,得到换热器壳面和管束上的压力分布,利用MATLAB处理FLUENT输出的流体压力,并且对压力做频谱分析,结构建模采用线性模型,不考虑结构的非线性因素,将频率信号加载到ANSYS中做单频率的谐响应分析,得到支撑处的单频支反力,然后叠加各个频率成分得到稳态多频率成分的支反力。     

刚性耦合三圆柱流致振动特性和机制EI北大核心CSCD

采用迭代式浸入边界法对刚性耦合三圆柱的流致振动进行了数值模拟研究。三圆柱按照等边三角形排列,上游两个并排圆柱,下游一个圆柱。圆柱间距比为P/D=1.0~4.0,雷诺数为Re=100,质量比为m=2,折合流速为U_(r)=3~30。通过研究圆柱的振幅、频率和流体力随折合流速的变化规律,发现了两种不同的振动模式,即小间距比条件(P/D=1.0)下的驰振模式和中、大间距比条件(P/D=1.6~4.0)下的涡激振动模式。而涡激振动模式在不同的间距比条件下又具有单锁定区间(P/D=1.6)和双锁定区间(P/D=2.5~4.0)两种不同振动特征。进一步分析尾流模式,发现第一锁定区间(含单锁定区间)内的振动响应由剪切层重附着机制激发,而第二锁定区间内的振动响应由交替尾涡泄放机制激发。     

高速列车交会压力波特性分析

因动车组在高速交会时产生的瞬变交会压力波对车体侧壁变形、列车运行噪声及运行安全性都有不可忽视的影响,该文利用高速列车的实际测试数据,从3方面对高速列车在明线交汇和隧道交汇情况下的压力波进行深入分析:交会压力波的时-频特性,主要参数值及其与车速的关系,交会压力波对车体侧壁振动的激励作用。特别对压力波所产生的冲击响应谱进行深入分析,得到不同阻尼比下的频率响应。该文分析结果为进一步研究瞬变交会压力波对车体侧壁变形的影响、对列车运行噪声的贡献等提供新的参考依据。     

基于LES的直管流致振动分析

基于CFX 的LES 模拟了直管内完全发展的湍流, 通过log-wake 法则验证了大涡计算的准确性。利用CCL+APDL+MATLAB 语言编制了流固耦合插值算法, 该算法可对流体载荷进行扩展, 具有插值精度高、计算效率高等特点, 而且能同时考虑流体脉动压强和剪切力作用下结构的振动响应。计算表明:对于光滑直管流致振动问题, 振源主要来自流体的脉动压强, 而流体剪切力可基本忽略。最后, 总结了管内流速与流体脉动压强、结构响应的关系, 脉动压强和振动加速度与速度近似成抛物线规律, 可为非嵌入式的流量传感器的研究提供参考和依据。     

侧风环境下列车高速交会流固耦合振动安全性分析

为了防止侧风环境下列车高速交会压力波对车体结构造成破坏,以及气动载荷冲击对运行安全性的影响,综合计算流体动力学的有限体积法和列车多体系统动力学仿真方法,从流固耦合关系出发,同时对侧风环境下列车高速交会的外流场和列车系统动力响应进行分析,从而考察会车压力波、气动冲击、车体响应和列车运行安全性。计算结果表明：背风侧列车会车压力波头波大于迎风侧列车,而尾波则小于迎风侧列车,最大压力波动出现在背风侧列车。侧风环境下列车高速交会时,彼此具有挡风作用,安全性指标出现波动,列车运行安全性短时间内有所改善。     

梁板耦合结构振动功率流特性研究

研究梁板耦合结构的振动特性,以导纳理论为基础推导了系统各部分功率流表达式。通过数值仿真研究主要结构参数变化对系统功率流的影响。结果表明：梁、板厚度及梁长度影响功率流幅值的频带分布,而梁、板损耗因子的变化改变净功率流、总功率流和吸收功率流的大小,其中板角是较为理想的耦合位置。通过优化设计,对某工程结构的振动控制取得了一定效果。     

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。     

流致振动激光多普勒测振方法研究

流致振动是导致反应堆零部件失效的重要原因之一,测量获得堆芯狭小空间内复杂条件下零部件流致振动情况对反应堆安全设计至关重要,本文通过实验研究流体介质中物体振动的测量方法和测量精度,探索采用激光测振仪进行流致振动测量的方法.实验采用加速度传感器和激光多普勒测振仪进行了三种不同工况下的对比试验,将激励源给定的振动外加到试验件上,通过计算机采集相关振动信号.实验表明,加速度传感器和激光测振仪测量所得振动速度有较好的一致性,但随着频率的增加,测量相对误差变大.实验表明,进行水环境下振动测量时需要对激光多普勒信号进行水的折射率的补偿修正.     

复合材料加筋结构的流固耦合振动及动力响应分析

本文通过引用阻尼单元刚度阵法,并用结构有限元与流体边界元相结合的方法对复合材料结构的流固耦合振动及动力响应问题进行研究,较好地反映了复合材料结构动力响应特征。采用修正的RITZ向量法和Newmark直接积分法求解振动及动力响应问题,避免了质量阵因附连水质量阵不对称而引起的求解困难。作为数值分析例子,文中分别计算了船体悬臂板与加筋板结构的自由振动与动力响应问题,并对一复合材料舱段进行了水下爆炸当量载荷的振动与响应计算。     

考虑双向流固耦合的换热器弹性管束流致振动特性三维数值模拟研究EI北大核心CSCD

为研究换热器管束的流致振动特性,开展了考虑双向流固耦合情况下的换热管束三维数值模拟研究。建立换热管及管内外流域的三维有限元模型,计算单、多跨换热管的固有频率,考虑到换热管与支撑板之间的有效支撑具有随机性,对支撑板失效情况下的四跨管固有频率及振型进行了计算。在此基础上,针对单、多管与管外流域进行双向流固耦合数值模拟分析。结果表明:计算得到的固有频率与理论值误差基本低于3%;同阶固有频率随着支撑失效个数增多而降低;单、多跨管的振动频率与之升、阻力频率一一对应;多跨管对称跨的振动位移曲线形状相似且幅值相近;管束间距越大,管子之间相互影响越小,振动位移曲线越易出现Strouhal振型。     

高速列车交会时的风致振动研究

摘 要：为了阐明高速列车交会过程中气动力对列车的系统动力学行为的影响,分别建立了CRH-2动车组的简化几何模型和50个自由度的车辆系统动力学模型。采用有限体积法对三维瞬态可压缩雷诺时均Navier-Stokes方程和k-e 两方程湍流模型进行求解,并通过滑移网格技术实现列车的运动,对考虑和不考虑气动力时的列车系统力学响应进行了数值模拟,并对两种情况下列车的安全性和舒适性进行了分析讨论。研究发现：气动力在列车交会过程中变化剧烈,对列车系统动力学行为的影响非常明显,交会时列车振动剧烈,头车和尾车的安全性和舒适性明显降低。     

高速列车过隧道对弓网动力学影响分析

为研究高速列车通过隧道时产生的受电弓空气动力学效应对弓网动力学性能的影响,分别建立了受电弓/高速列车空气动力学仿真模型和弓网耦合系统动力学模型。采用滑移网格技术实现了高速列车运动,通过有限体积法求解三维瞬态可压缩Navier-Stokes方程和 两方程湍流模型,计算了列车速度为350km/h通过隧道时受电弓的气动抬升力,对考虑和未考虑列车通过隧道产生的受电弓气动抬升力作用时的弓网动力学响应进行了对比分析。计算结果表明,受电弓气动抬升力在隧道入口和出口时出现峰值,隧道内的气动抬升力较明线上大;通过隧道时产生的受电弓气抬升力变化对弓网接触压力和接触线抬升位移具有显著影响,导致受流质量变差。     

Coupled in-line and transverse flow-induced structural vibration: Higher order harmonic solutions

Coupling of in-line and transverse flow-induced vibration can be significant in several structural engineering applications. In this study, a particular model already proposed in the literature is adopted. The relevant equations of this model feature nonlinearities and coupling between the two components of motion. The level of coupling depends on the relative properties of the flow and the structure. A harmonic balance technique is used to obtain an equivalent coupled system of linear equations. Higher order harmonics can be readily treated, yielding a quite general formulation which can be tailored to match the available computational resources. A parametric study is conducted using the proposed technique, and insight regarding the significance of the coupling of the two components of motion on the overall structural response is obtained. The proposed technique is applicable to any other refined model of coupling of in-line and transverse flow-induced vibration which may become available based on theoretical or experimental fluid mechanics developments.     

高速列车“通过噪声”的测试分析

为了评估高速列车运行时对轨道周围环境的噪声污染程度,对高速列车以不同速度工况通过时的车外辐射噪声(称为"通过噪声")进行了测试,得到了以最大A声级和1/3倍频程A声级标志的列车通过噪声的测量数据。分析了通过噪声的频谱特性、及其与列车速度的关系。测试数据表明高速列车通过噪声是宽频噪声,最大A声级在标准规定测试点上的值达到约90 dB,对铁路附近的噪声污染比较大;通过噪声随着列车速度增大而增大,在时速370 km以上增幅变大。     

流体诱导弹性管束振动响应数值分析

基于流固耦合问题的弱耦合法,研究弹性管束不同流速的壳程或/和管程流体诱导下的振动响应。研究表明,流体诱导振动幅值随壳程或/和管程流速的增加而增加。与相同管程流速条件相比,壳程流体引起的振幅较大。随壳程流速增加监测点振动频率增加;随管程流速增加监测点振动频率基本不变。壳、管程流体耦合诱导的振动位移曲线与仅壳程流体诱导的振动位移曲线类似,说明弹性管束工作过程中的振动主要由壳程流体诱导。流体诱导的振动频率接近管束第一阶固有频率时,监测点在y、z方向振幅逐渐趋于峰值。流体诱导弹性管束的振动主要表现为面内振动。     

移动龙卷风作用下高铁接触网风振响应分析

为探究龙卷风作用下高速铁路接触网的动力响应,以简单链形接触网为研究对象,基于Wen模型模拟三维移动龙卷风场,开展了移动龙卷风作用下的接触网风振响应分析,研究了龙卷风级别及移动速度等关键参数对接触网动力响应的影响。结果表明,接触线横向位移响应幅值发生在龙卷风场中心到达结构之前;龙卷风移动速度的增加在一定范围导致接触线横向振动响应更加剧烈,然而当移动速度过大时,接触线横向位移响应幅值下降。在研究所选F1及F2级龙卷风作用下,接触线各跨间最大横向位移响应幅值均在规范的许用范围之内;而F3级龙卷风作用下,接触线振动响应接近甚至超过规范限值,应当引起关注。     

高速列车引起的环境噪声及声屏障测试分析

对武广客运专线上高速运行列车引起的环境噪声及声屏障降噪效果进行了实测,测得大量噪声数据.通过分析得到以下结论:高速列车的机车辐射噪声随列车速度的增大而增大;通过路基段时的辐射噪声为82.8～91.8 dB(A),通过桥梁段时为79.3～89.6 dB(A),随着桥梁和路基高度的逐渐增大,辐射噪声略有减小的趋势;噪声频率主要集中在低频段(f=40～80 Hz)和中频段(f=500～8 000 Hz),与桥梁区段相比,路基区段随频率的增加声能量衰减较为平缓.近期路基段铁路边界噪声值在60～65 dB(A),桥梁段为55～60dB(A);中期(2018年)边界噪声的预测噪声值较近期值有明显增大,最大值接近规范限值.路基声屏障降噪效果为6～8 dB(A),桥梁声屏障降噪效果为6～7 dB(A);声屏障越高降噪效果越明显,3.15 m高声屏障降噪效果较2.65 m高声屏障提升2 dB(A)左右.     

成渝高速铁路某路堤段地面三向振动测试分析

为研究高速铁路路堤段地面振动的传播和衰减规律,选择成渝高速铁路某路堤段进行现场地面三向振动测试。在时域和频域内分析地面三向振动的时程特征和频谱特征,以及垂向振动、水平向振动随距离的传播特性。结果表明,在距离线路纵向中心线同一距离处,横向(Y)、纵向(X)振动加速度最大值及有效值均大于垂向(Z),随距离的增加,加速度最大值及有效值均呈衰减趋势;随着距离的增大,三向振动的频率带宽均越来越窄,远场垂向和纵向振动主频均基本集中在33.6 Hz左右,横向优势频率集中在9.6 Hz。计权后的垂向振级高于水平向振级,未计权的水平向振级均大于垂向振级,未计权三向加速度级和计权三向振级随距离的传播近似符合负指数规律。