基于流固耦合的线性充液卡箍管路振动研究

充液管路液压系统广泛应用于舰船、车床、制冷等大型运输系统上,由于管子的振动效果是充液流动情况所致,对其研究需要借助于流固耦合理论。本文针对线性充液管路,在有限元理论的基础上建立振动的流固耦合模型,研究对称布局限制下的管路振动模态及Von Misses应力分布情况,重点分析充液管路长度对压力波动的影响。结果表明:卡箍设置处能够明显减弱振幅,越远离卡箍设置处振动效果越明显,共振情况随着振动频率的增加明显得到加强;应力最大点只要布局在管子内部。压力变化是液压作用的宏观表现,波动的曲线反应出充液过程是一个复杂的作用过程,尽量选择布置长度较短的充液管路。     

管路-圆柱壳耦合振动功率流与声辐射特性研究

管路-内含铺板圆柱壳耦合结构是潜艇、鱼雷等水下航行器装备中的典型结构,为研究管路与圆柱壳结构耦合振动噪声传递的特性,论文采用阻抗综合法,利用耦合点处力与位移连续条件,建立管路-支撑-圆柱壳耦合结构振动计算模型。管路采用考虑流固耦合以及剪切变形的"十四方程"理论,从振动功率流传播视角研究管路系统向内含铺板圆柱壳振动传递的特性,并用边界元软件计算耦合结构远场辐射声功率。计算结果表明:充液管路各簇振动功率流分布与幅值随频率、管路支撑位置而变化,且管路系统输入功率流与耦合系统远场辐射声功率相关。研究结果可为管路系统从能量流角度进行振动控制提供参考。     

竖直输液弯管流固耦合作用振动分析

文章针对竖直弯管转弯角度和支撑形式等因素,建立了4种转弯角度下的管道模型,基于流固耦合原理,运用ANSYS有限元软件分别进行了管道模态分析以及瞬态结构分析。结果表明,充液过程中,管道因流体冲击产生波动的位移,转弯角度的增大会减小流体的冲击作用,但同时会导致位移和应力的增大,改变管道最大应力发生的位置,减小管道的固有频率;两端均采用固定支撑,减少了管道的自由度,能够有效增加管道的固有频率,并且减少集中应力和振动幅度,为船舶管路的维修布置提供了依据。     

多跨充液管道的振动特性分析

考虑管道与液体之间的泊松耦合与结合部耦合,推导了低频情况下的充液直管轴向、横向振动传递矩阵与刚性支撑的点距阵.使用传递矩阵法计算两种边界条件下单跨和多跨充液管道的模态频率及模态振型.结果表明,在充液管道振动分析中,流固耦合作用不能忽略,多跨管道系统由于刚性支撑的加入使系统频率增加.     

流固耦合作用下液压管道声场数值仿真

针对舰载液压管路,利用有限元软件Ansys的MFX模块分析流固耦合作用下液压管振动,并提取耦合面单元网格数据及其法向位移,作为Sysnoise软件中的边界元模型和边界条件,最终计算出结构体的表面声压和外声场.通过对液压管模型计算分析,讨论了管壁厚度、流速对于受激振动辐射声场的影响规律.     

环向加肋对充液圆柱壳振动特性的影响分析

文章研究了环向加肋对充液圆柱壳耦合振动的影响。基于Love壳体理论,考虑壳体内部完全充液,采用波动法建立充液环肋圆柱壳耦合振动的频率特征方程,得到了不同边界条件下的耦合频率值。通过与已有文献数据对比,验证了文中研究方法的有效性和正确性。最后通过算例,分析了环肋参数对充液圆柱壳结构耦合振动的影响。结果表明,肋骨尺寸、数目的增加,对充液圆柱壳振动频率的提升影响明显,而内、外加肋形式所产生的影响则相对有限;肋骨对频率的影响主要表现在周向波数较大时;肋骨高度变化对耦合振动频率的影响更明显。     

环向加肋对充液圆柱壳振动特性的影响分析（英文）

文章研究了环向加肋对充液圆柱壳耦合振动的影响。基于Love壳体理论,考虑壳体内部完全充液,采用波动法建立充液环肋圆柱壳耦合振动的频率特征方程,得到了不同边界条件下的耦合频率值。通过与已有文献数据对比,验证了文中研究方法的有效性和正确性。最后通过算例,分析了环肋参数对充液圆柱壳结构耦合振动的影响。结果表明,肋骨尺寸、数目的增加,对充液圆柱壳振动频率的提升影响明显,而内、外加肋形式所产生的影响则相对有限;肋骨对频率的影响主要表现在周向波数较大时;肋骨高度变化对耦合振动频率的影响更明显。     

基于功能梯度材料的充液圆柱壳耦合振动研究

根据Love壳体理论研究了基于功能梯度材料的充液圆柱壳的耦合振动特性。利用波动法,推导出考虑液体影响时FG圆柱壳耦合系统的振动方程。通过变换轴向波数,得到不同边界条件下充液FG圆柱壳的固有频率。与已有文献的分析结果进行对比,验证了文中研究的准确性。研究表明,液体对FG圆柱壳的固有频率有着明显的影响,轴向半波数、边界条件和壳体长度与半径比对固有频率的影响主要表现在周向波数较小的情况下。     

液压管路振动特性研究

本文研究了液压管路在内流作用下的振动特性,通过建立管路振动的数学模型及数值求解得到该系统的固有频率和振型.确定了该管路系统振动的主要原因是发生了共振.探讨了避免共振的有效方法.并进一步探讨了内流速度、压力及其波动对固有频率的影响.     

弹性边界刚度对充液圆柱壳耦合频率的影响分析

研究了弹性边界刚度对充液圆柱壳的振动特性影响。基于Flügge理论并考虑流体的影响,根据波动法建立弹性边界条件下充液圆柱壳的耦合振动特征方程,采用一种改进傅里叶级数的计算方法得到弹性边界条件下的轴向波数,将求得的轴向波数代入耦合方程并利用牛顿迭代法求解方程得到耦合频率。通过与两种边界条件下充液圆柱壳的计算结果进行对比,验证了文中研究方法的有效性和正确性。通过算例,分析了在边界约束刚度变化过程中,充液圆柱壳的耦合频率在不同轴向波数、壳体尺寸等因素下的变化规律。     

流固耦合作用下的注水管路流激振动噪声数值模拟

大压差工况下,船舶内部液舱自流注水时管路振动噪声问题突出。采用有限体积法离散大涡模拟的流体控制方程,计算分析典型工况下注水系统管内流场。考虑管内液体对管道结构振动的影响,计算注水管路的“湿模态”。以管路壁面流体压力脉动作为激励源,基于有限元法对流固耦合作用下管道结构的振动和流激振动辐射噪声进行数值模拟。对阀门上下游不同监测点的流激振动噪声频谱进行分析,探究管路流激振动噪声产生、传播和衰减规律。分析结果表明:注水系统管道结构流激振动噪声沿管道传播基本无衰减;流激振动噪声频带较宽,主频率为80 Hz;管道结构的流激振动噪声整体幅值较大,需要采取增加弹性管卡等措施进行治理。     

LNG船压载水管路的优化布置与应用

随着造船技术的发展,对于一些高新船舶,尤其是LNG船,海水对压载管路提出了更高的要求,同时在管路的布置上也产生了更多的限制。针对LNG船压载水排舷外管路及涂塑要求进行了阐述和分析,优化船舶压载水处理装置的管路布置,形成一套高效、节约且满足趋势要求的压载水管路布置方法。     

The development of studying flexible pipe bend reinforced by Kevlar fibers

The flexible pipe bend can not only reduce the structural vibration and fluid noise in pipeline, but also realize the flexible connection of a horizontal line and a vertical line and compensate the displacement of three dimensions produced by the shock or vibration of pipeline in the special situations. Up to now, little attention has been paid to study the flexible pipe bend applied in the pipeline of medium or high pressure, because no appropriate framework materials can be used to reinforce it which must endure the burst pressure higher than 10 MPa. The investigation shows that it is possible to produce the flexible pipe bend of medium or high pressure if such fibers with high performance as Kevlar fibers are used to be its reinforced materials. However, its structural designing theory, manufacturing technology and measuring techniques aren‘t yet perfect and systematic, which leads to the instability of the performance of products. Furthermore, few references about its research can be seen. Therefore, it is necessary to systematically and thoroughly develop the structural designing theory, manufacture technology and measuring techniques of flexible pipe bend.     

海水管路破损原因分析及防治措施

紫铜管广泛应用于船舶供水海水管路中。通过Ansys流场仿真分析和金相分析,对船舶供水管路弯管处破损原因进行研究。结果表明,在一定范围内启闭阀门时间对弯管处应力和应变影响不大,弯管处存在流速过大现象,存在明显的冲刷腐蚀;通过改进铜管制造工艺、建立管线运行制度控制管路压力冲击、增大管路通径和弯曲半径减小管路冲刷腐蚀都能有效的抑制管路破损。     

LNG管道冷应力数值模拟

在LNG船舶设计建造中,用于运输、装卸的液化低温管道需承受-160~+80℃的温差变化,在这个过程中极易对船舶的管道造成应力损伤,因此有必要对LNG船舶管道进行应力分析。文章基于CFD建立T型三通管管道模型,利用FLUENT软件进行数值模拟,从不同支管管径和不同预冷速度2个角度,研究支管管径、进口流速对三通管内压力场、以及应力对管壁总变形的影响。结果表明,三通管道预冷过程中产生的位移即总变形较大区域集中在主管与支管交汇的中心,即约主管高的1/2处,其中支管管径与支管流速变化时,其最大值也会相应增大或者减小。     

一种新型橡胶软管减振效果试验分析

水下航行器海水泵在工作时会产生强烈的振动并通过管路传递到航行器壳体。过大的振动不仅会影响航行器的正常工作,也会降低航行器的隐身性。为降低海水泵振动向壳体的传递,设计由芳纶纤维编织的氢化丁腈橡胶制成的新型橡胶软管。在不同系统运行工况条件下,将刚性管路和该橡胶软管进行试验对比。结果表明,新设计的橡胶软管具有良好的减振隔振性能。与刚性管路相比,该橡胶软管可以明显衰减海水泵向壳体的振动传递,具有较好的工程应用前景。     

液体散货码头大直径工艺管道应力分析

随着液体散货码头建设步伐加快、泊位吨级大型化、管道直径加大,进行管道应力分析对于判定油品码头管道布置的合理性、经济性和安全性起着至关重要的作用。结合工程实例采用CAESAR II管道应力分析软件论述管道布置、一次应力、二次应力和管道补偿方式等,为同类码头设计提供借鉴经验。     

挠性接管安装工艺对系统振动传递影响试验研究

为了解挠性接管安装工艺状态对机械隔振系统振动传递特性的影响,选取某型船舶上典型的管路系统及挠性接管为研究对象,采用二分法进行了挠性接管不同安装工艺偏差对系统振动传递特性影响的试验研究。结果表明,在一定安装工艺偏差范围内,船体结构振级、马脚下部振级、挠性接管远设备端振级变化不大,在安装过程中应控制挠性接管工艺参数在规定偏差范围内。     

多领域统一建模技术在管路分析中的应用与发展

管路分析在液压(或气动)传动系统设计中占有越来越重要的位置,不但有助于液压系统中各元件的布置设计,还可以对管路中的压力分布和脉动进行分析,从而为减少液压系统中的振动、冲击和噪声。多领域统一建模技术为复杂管路的机、电、液、控耦合系统建模与分析提供了新方法,也为管路分析与设计提出了新挑战。本文首先对基于Modelica语言的多领域统一建模技术进行简述,重点综述了基于Modelica语言的多领域统一建模技术在管路分析中的应用概况,在此基础上给出了管路分析的未来发展趋势。     

壁厚所致几何不连续性对卷管法安装管道的影响

对于深水管道,止屈器起到了很好的防止屈曲传播的作用,但是在卷管法安装中,管道在上卷和退卷的过程中将产生塑性变形,而由于止屈器导致的管道壁厚几何不连续性将使局部管段的变形增大,可能加剧塑性变形的影响。针对这个问题,建立ABAQUS非线性有限元模型模拟管道安装过程,研究上述问题对卷管铺管中管道性能的影响并作参数敏感性分析。结果表明,壁厚所致几何不连续性的存在导致卷管安装时管道局部曲率及应变明显增大;回拉力、管径与卷筒直径之比及管道壁厚等参数也将产生影响。另外,增加回拉力可降低上述不连续性的影响,但管道残余椭圆度也将增加;增大卷筒半径（或减小管道直径）将使不连续性的影响降低;增大管道壁厚可降低不连续性影响,但随之建造成本也将增加。本文研究结论可为卷管法安装中管道设计提供理论指导。