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。     

实验分析两端支承管道的参数共振

用实验方法研究了一端固定、一端铰支输流管道在脉动内流作用下的参数共振问题。对实验管道在几种不同的平均流速下做了多次重复实验,获得了第一振型1／2次谐波参数共振相关实验数据。实验结果表明：当平均流速达到一定值时,一端固定、一端铰支管道在一定的脉动流振幅和脉动频率下会产生第一振型1／2次谐波参数共振;脉动流振幅越大,发生参数共振的频率范围也越大,当脉动流振幅小于一定值时,不再发生参数共振;平均流速越大,发生参数共振所需要的脉动流频率就越小,即低频脉动时平均流速越大管道越容易失稳。实验结果与理论分析结果是一致的。对可能引起定量误差的原因进行了较详细的分析。     

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。     

减压阀（站）在消除长输管道不满流中的应用

大落差线路存在剩余能量是产生不满流的根本原因，它可能引发水击、振动，气蚀，产生气液混合物以及增大多种液体顺序输送时的混输量等一系列问题，设置减压阀（站）可有效地消除大落差线路的不满流，是一种合理的处置技术。     

具有可移动弹性支承输流管道的稳定性分析

研究了具有可移动弹性支承的输流管道的稳定性问题。建立了分段表示的运动微分方程以及弹性支承处的连续条件和边界条件,采用有限差分法导出了复特征方程,分析了弹性支承处的弹性常数、支承位置对输流管道振动频率和稳定性的影响,给出了稳定性区域图,指出了发散和颤振区域。     

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%。     

弹性支承输流管道的动力学特性

研究两端弹性支承输流管道横向振动的动力学特性。根据梁模型横向弯曲振动模态函数,由两端弹性支承的边界条件得到其模态函数的一般表达式。根据特征方程具体分析弹性支承刚度、质量比、流体压力和流速、管截面轴向力等主要参数对管道固有特性及失稳临界流速的影响。数值计算结果表明,管道固有频率随弹性支承刚度、管截面轴向拉力的增加而增大,随流体流速、流体压强和管截面轴向压力的增加而下降;静态失稳临界流速则随弹性支承刚度、流体压强、管截面轴向压力的增加而下降,随管截面轴向拉力的增加而上升。     

Winkler地基上输流管道的临界流速分析

应用Galerkin法和复模态法研究Winkler弹性地基上两端铰支输流管道的临界流速问题。将系统偏微分控制方程进行Galerkin离散后,根据系统静态失稳条件求得临界流速,并利用复模态法对偏微分控制方程直接求解加以验证。结果表明:较低阶Galerkin法只适用于弱刚性地基情况,而当地基刚性比较强时,采用较高阶Galerkin法才能得到精确的结果。研究同时发现,临界流速只与地基刚度及管道轴向预紧力有关,而管道黏弹性系数及质量比等参数不会影响临界流速。     

变量泵输流参数电液比例控制油路的选择与分析

变量泵输流参数电液比例控制油路的选择与分析曹玉平闫祥安冯洪江张承谱郑炜（天津大学机械系３０００７２）１前言液压泵是液压系统的动力源，应具有压力、流量、功率的调节功能。定量泵很难实现这些要求。而变量泵则可方便地实现不同的控制功能。特别是对高压、大功率...     

简谐激励下输流管动态响应特性的实验研究

对两端受扭转弹簧约束的简支输流管在其支承简谐运动激励下的振动特性问题进行了实验研究,重点考察了不同流速下激振频率f变化对输流管道振动响应形态的影响规律。实验表明,在某些频率段上管道会发生多周期的复杂运动,并通过倍周期分岔而进入混沌运动。     

受约束悬臂输流管道颤振的自适应控制

使用压电片作为控制执行元件，对具有弹性支承和非线性运动约束的悬臂输流管道的颤振进行了主动控制。考虑由于压电片伸缩而产生的附加控制力矩，推导出受控输流管系统的非线性运动方程，然后基于Lyapunov稳定性理论设计了模型参考自适应控制系统，并利用数值仿真的方法对该控制方案的有效性进行了验证。通过比较输流管道受控前后的运动响应发现，该控制器对管道非线性系统的周期和混沌等运动都可实施有效的控制。     

充液周期管路的轴向振动带隙特性

充液管路的固液耦合振动广泛存在于各种工程领域中,对其振动控制进行研究具有重要意义。将声子晶体思想引入到管路结构设计中,将管壁设计成周期性结构,可以利用带隙特性实现管路的振动控制。利用平面波展开法,计算固液耦合条件下的周期管路结构轴向振动能带结构。计算表明,周期管路结构的轴向振动存在振动带隙,液体耦合效应使振动带隙的频率范围降低。同时分析泊松耦合、管壁厚度等因素对带隙频率范围和宽度的影响。充液周期管路结构的振动带隙特性为管路的振动控制提供了一条新的技术途径。     

激光三角法在锥管螺纹轮廓测量中的应用

设计了基于激光三角测量原理的锥管螺纹轮廓测量系统,以非接触扫描的测量方法实现螺纹轮廓的自动测量。系统以ADu C845单片机为核心,采用激光三角位移传感器、精密丝杠和编码器分别获取螺纹垂直(Y轴)和水平(X轴)方向的原始数据,进而得到螺纹轮廓的坐标值。对数据进行相应的滤波和处理后综合得到螺纹轮廓,通过参数的算法模型得出螺纹的牙高、螺距和锥角等参数。     

磁流变减振器在参数激励与强迫激励联合作用下的主共振-基本参数共振分析

针对1/4汽车悬架模型,采用改进的B ingham模型描述磁流变阻尼力。在建立了该系统的动力学控制方程的基础上,用平均法研究了参数激励与强迫激励联合作用下的主共振-基本参数共振,得到了系统的理论解,并对理论解进行了数值验证。最后,研究了各个参数对主共振-基本参数共振的影响,为磁流变阻尼器的设计和控制提供理论依据。     

非稳定流输送管道的耦合振动

以Timoshenko梁模型为基础,通过连续方程和动量方程建立了非稳定流输送管道的耦合振动非线性偏微分方程组,这些偏微分方程通过管壁-液体接触面的力平衡、法向速度协调方程以及流体质量守恒和动量守恒而完全耦合。耦合包括管道与液体之间的摩擦耦合、系统轴向振动与横向振动之间的耦合、管道径向与轴向的Poisson耦合。以该模型为基础分别得到了一次简化模型和用于预测输液管道流固互动现象的扩展水锤4-方程模型。分别采用一次简化模型和4-方程模型对一实验进行仿真,并与实验结果进行了比较,表明一次简化模型的仿真结果比4-方程模型更能反映耦合的影响。     

输流管道非线性横向振动固有频率分析

研究两端铰支输流管道的横向非线性自由振动,分析管道的微单元受力情况,得到自由振动的偏微分控制方程。对偏微分方程做准静态假设得到积分-偏微分方程。为了比较两种非线性模型的差异,将多尺度法直接应用于两种控制方程,对比不同非线性项对系统固有频率的影响。数值算例表明,偏微分控制方程结果与由准静态假设得到的积分-偏微分控制方程结果相比,前者有较强的非线性。