两端固定输流管道的参数共振实验

将非接触式测振方法引入到输流管道的参数共振问题的实验研究。首先,通过激光测振技术获取了实验管道中部在脉动流激励下的振动信息;其次,通过确定管道振动频谱图中1/2倍频出现和消失时对应的激励频率,并在多组测试结果的基础上拟合出了管道第一振型1/2次谐波参数共振区域,且实验结果与利用平均法计算得到的理论结果定性一致;最后,对实验结果的误差成因进行了较深入地分析。得到如下结论：在一定平均流速下,两端固定管道在适当脉动幅值和脉动频率下可以发生参数共振现象,且参数共振区域的位置与流速关系较大;管道实际发生参数共振的范围要大于理论计算结果,这可能与选用平均法进行理论计算有关。     

输流管道参数共振的试验研究

利用试验的方法研究两端固定输流管道在脉动内流作用时的参数共振特性,建立了一套输流管道试验系统,可以在定常流、脉动流和支承运动等情况下对悬臂、两端固定和两端铰支等多种边界条件的管道进行振动试验,同时给出了一些重要参数的有效测量方法。在对两端固定管道的试验中,重点观察和分析了第1振型1/2次谐波参数共振,并用试验的方法确定了相应的参数共振区域。将其与理论共振区域进行对比,二者在定性上得到了较好的吻合。     

基于增量谐波平衡法的两端固定输流管参数共振

应用增量谐波平衡法(Incremental harmonic balance method,IHB方法)研究两端固定输流管在脉动流激励下的参数共振问题。分析离散化后的运动微分方程,得到管道一阶次谐波参数共振的幅-频响应曲线,讨论系统参数对失稳临界频率的影响。比较IHB方法与数值模拟方法得到的管道振幅,二者吻合得很好。典型算例表明,对于具有强非线性的流-固耦合系统,IHB方法是精确有效的半解析研究方法。     

TBM液压管道防共振结构设计流程

针对TBM掘进过程中液压管道在强振动环境下发生共振,导致管道振动加剧的问题,建立了基础振动下两端固支输流管道流固耦合数学模型,运用Galerkin方法和Matlab工具对其进行了求解,且对其结果进行了实验验证,得到了管道发生共振的临界固支间距,并分析了基础振动和结构参数对临界固支间距的影响,进而制定了避免管道发生共振的结构设计流程。结果表明:管道发生共振的临界固支间距随基础振动频率的增大而减小;管道内径每增加5 mm,临界固支间距的上界增大0.26 m;管道厚度为3 mm时,厚度每增加1 mm,上界增大2.87%。     

考虑压力脉动的消防水炮自适应炮头射流系统参数振动研究

消防水炮自适应炮头可根据流体压力和流量变化自动调整炮口开度,从而显著提升其射流性能。考虑自适应炮头射流系统中流体的压力脉动,结合流体体积弹性模量与刚度间的关系,建立基于时变流体刚度的射流系统参数振动动力学模型,采用多尺度法推导脉动激励频率接近射流系统固有频率和固有频率与脉动频率的组合频率时的共振响应公式,分析射流系统的主共振和组合共振响应。结果表明射流系统发生主共振响应时,激励频率占主导成分,且接近一阶固有频率时系统共振幅值最大;射流系统发生组合共振响应时,激励频率与流体刚度波动频率的组合频率对系统响应的影响与流体脉动频率有关;主共振和组合共振将恶化系统的动力学行为。本项研究可为深入探索自适应炮头射流系统的动力学特性,优化不同工况环境下的设计参数提供理论依据。     

一端固定具有中间支承输流管道临界流速及稳定性分析

将微分求积法应用到5个边界条件下一端固定具有中间简支支承输流管道的横向振动问题研究中.基于输流管道的运动微分方程及边界条件,采用微分求积法进行离散化,获得由输流管道动力方程组及边界条件合成的矩阵表达形式.求解管道在不同中间支承位置处失稳时的临界流速.分析管道的失稳形式并发现在管道上存在一个特殊的位置ξl,逐渐增大流体流速到失稳临界值,当中间支承位置ξb<ξl时,管道先发生颤振失稳,而当中间支承位置ξb>ξl时,管道先发生发散失稳.研究发现输流管道的这个特殊位置随着管道材料与流体质量比的变化而不同,质量比越大,特殊位置ξl越靠近固定端.最后,讨论输流管道的质量比及轴向预紧力对发散、颤振失稳临界流速的影响.     

脉动能交换器的脉动能转换特性

针对柱塞泵引起的压力脉动问题,运用脉动交换技术将脉动传递至喷雾蒸发制盐系统,实现双效节能.为了研究其脉动转换规律,运用数值模拟方法分析了在不同弹簧弹性系数、脉动相对振幅与频率下,进口平均脉动压力逐渐增大时脉动能交换器内部管路脉动压力与活塞做功的变化规律.结果表明:在高压、高脉动振幅及较高脉动频率条件下脉动能转换成机械能的效果较好.当弹簧弹性系数越小时,脉动能转换效果越好.当脉动平均压力增大时,管路脉动率随着压力的升高而降低,随着相对振幅及频率的增加而上升;脉动转换效果与平均压力、相对振幅及频率均呈正相关,活塞相对行程最大可达18.5％.     

模态共振液压脉动衰减器仿真与实验研究

为了衰减液压脉动,提出一种模态共振液压脉动衰减器结构,利用共振板的多模态拓宽衰减频率范围。当液压油的脉动频率接近共振板的某一阶固有频率时,就会激发相应的振型将该频率成分的脉动能量最大限度衰减掉。选择合适的材质,合理设计共振板的结构使共振板固有频率分布得均匀而密集,使模态共振脉动衰减器具备广谱消声效果。用LMS Virtual.Lab对模态共振液压脉动衰减器进行声振耦合模态计算,并进行样机试验测试。研究结果表明:模态共振液压脉动衰减器结构紧凑、消声频率广、消声效果良好。     

压缩机进气洗涤罐的固有频率计算

对于工作压力较高的洗涤罐,其固有频率不是太高,为了防止固有频率与气流脉动频率发生共振,就应对固有频率进行计算,适当调整洗涤罐的结构尺寸,使其固有频率不是气流脉动频率的整倍数,从而避免共振.     

涡轮流量计在脉动流中的特性研究

本文对涡轮流量计在脉动流中的特性进行了研究。利用涡轮流量传感器的数学模型,求出了在正弦脉动流作用下的角加速度与脉动频率及振幅的理论关系式,通过对不同脉动频率和振幅下涡轮流量计误差的编程计算,总结并验证了脉动流对涡轮流量计误差的影响规律。     

弹性地基上输送振荡流粘弹性管道的动力稳定性

基于线粘弹性理论,建立了弹性地基上输送振荡流粘弹性管道的运动微分方程,采用Galerkin法和解初值问题的Runge-Kutta法对含有周期系数的偏微分方程进行了求解。根据Floquet理论,研究了材料的量纲一延滞时间、量纲一流速以及量纲一刚度比对输送振荡流Kelvin-Voigt粘弹性管道动力不稳定区域的影响,给出了在这些参数变化时,频率比与激励参数平面上管道的动力稳定性区域和不稳定区域。     

输液管道动态稳定性研究

将输液动力管道简化为梁模型,建立管道的侧向振动微分方程,研究管道的动力特性。采用Herm ite插值函数和Galerkin法离散得到其有限元的标准形式。在有阻尼和无阻尼两种状态下,分别研究了当管内流为恒定流时管道长度、管内流速、管道终端压强对管道动力特性的影响。在管内流速度和管道终端压强含有谐波扰动的情况下,得到管道固有频率的变化规律。研究表明,跨距增加、流速变大、压力上升都会降低管道的固有频率,增加管道失稳的可能。这些管道动力参数的获得对管道跨距的合理设计、支撑阻尼处理、管道稳定性的提高具有实际意义     

Incompressible pulsating flow for low Reynolds numbers in orifice plates

A flow with periodic variations is known as a pulsating flow. A particularly important consequence of these flows occurs in the presence of orifice plates, which are devices related to the determination of discharge in pipes. Based on an experimental methodology, this work presents a study on the effects of pulsation variations and temporal inertia on the discharge coefficient. The work includes situations beyond those contained in the standards, particularly for liquid flows in small diameter pipes with low Reynolds numbers. The experiments were conducted on a flow bench, capable of producing pulsating flows inside pipes. For the experimental study of the transient flow, the propagation of a known flow fluctuation was related to a pressure fluctuation, allowing the dynamic calibration of the measuring system. The value of the dynamic discharge coefficient was determined, and the coefficients of static discharge and quasi-steady were compared. The results showed that the inertial effects significantly affect the value of the discharge coefficient of the orifice plate, reducing the discharge values.     

转子运动激励下叶片的振动特性分析

研究了航空发动机叶片在转子运动激励下的非线性动力学特性,利用一阶活塞理论来计算气动力,考虑大变形所带来的几何非线性的影响,利用Hamilton原理建立了叶片的连续体模型,采用伽辽金法将叶片简化为单自由度模型,通过多尺度法导出了叶片在参数激励与强迫激励作用下联合共振幅频响应的一阶近似方程;分析了转子扭转角度的幅值、稳定转速、气体的来流速度以及叶片的形状参数对于叶片幅频响应特性的影响。通过解析和数值分析,表明以上的参数是促使叶片动力学行为发生变化的敏感参数。同时应用奇异性理论得到系统主参数共振-主共振稳态响应的转迁集和分岔图,并对低风速情况下的叶片进行了试验分析。     

两端支承输流管道的稳定性和临界流速分析

推导两端支承梁弯曲振动的频率方程和振型函数的解析表达式。利用频率方程讨论两端扭转弹簧刚度变化对梁的前两阶弯曲振动特征值的影响。以两端支承梁的振型函数为假设振型导出两端支承输流管道在定常流作用下临界速度的解析表达式,为今后分析这类系统的动态响应提供理论依据。利用临界流速公式系统地分析和讨论扭转刚度、重力系数和轴向预紧力对管道临界流速的影响特性。研究结果表明,量纲一扭转弹簧刚度在0到50区间内变化时对临界流速的影响较大,但大于50时影响明显减弱。当重力系数和轴向预紧力增大时,临界流速也随着增大。一般而言,两端扭转弹簧刚度越大也会增大相应的临界流速值。     

传动带的振动稳定性研究

首次将传动带改进为固支梁模型,研究了传动带由于带速的周期波动而产生的参数振动并确定了振动的稳定域。研究表明当波动周期接近2倍传动带的固有频率时会产生参数主共振,数值模拟结果表明带速和抗弯刚度对传动带的固有频率和共振稳定域均有影响。     

Characteristics of self-excited combustion oscillation and combustion control by forced pulsating mixture supply

Characteristics of self-excited combustion oscillation are experimentally studied using confined premixed flames stabilized by a rearward-facing step. A new idea to suppress combustion oscillation was applied to the flames. The characteristics of unsteady combustion were examined, which is driven by forced pulsating mixture supply that can modulate its amplitude and frequency. The self-excited combustion oscillation having weaker flow velocity fluctuation intensity than that of the forced pulsating supply can be suppressed by the method. The effects of the forced pulsation amplitude and frequency on controlling self-excited combustion oscillations were also investigated comparing with the steady mixture supply. The unsteady combustion used in this experiment plays an important role in controlling self-excited combustion oscillations, and it also exhibits desirable performances, from a practical point of view, such as high combustion load and reduced pollutant emissions of nitric oxide.