充液管道的模态试验分析

对管道模型在空管、充不同种类以及不同量的液体的多种情况下的动态响应进行了测量。根据实测数据，分析比较了各种情况下管道的模态参数（模态频率、模态振型、模态阻尼）的变化规律，这些数据和规律对工程上充液管道系统的减振降噪技术有一定的参考价值。     

多跨充液管道的振动特性分析

  目的  为准确掌握输流管道的声振特性,对其开展数值模拟研究。  方法  首先,基于声固耦合理论建立输流管道数值模型;然后,通过参数化扫描求解管道声振模态的频散曲线,分析弹性壁输流管道内部分别为空气、水和原油时的频散特性以及管道绝对声压应力分布情况,研究管壁厚度、弹性壁和硬声场壁对管道频散特性的影响。  结果  结果显示：管壁厚度对管道弹性波传播模态影响较小,随着管壁厚度的增大,频散曲线向高频偏移,其影响主要在截止频率上;声固耦合的影响使得弹性管道模态数增加,增加的模态数主要是管壁形变模态;弹性壁与硬声场壁管内绝对声压分布情况基本一致;管道内部为液体或气体时其频散特性区别显著,内部为水或原油时频散特性较为相似,不过直通模式有所区别。  结论  研究结果可为舰船的输流管道声波法故障检测提供一定的理论依据。     

充液管道的模态试验分析

对管道模型在空管、充不同种类以及不同量的液体的多种情况下的动态响应进行了测量.根据实测数据,分析比较了各种情况下管道的模态参数(模态频率、模态振型、模态阻尼)的变化规律,这些数据和规律对工程上充液管道系统的减振降噪技术有一定的参考价值.     

充液管道系统的模态分析

弹性充液管道在一端固定,另一端受到谐和力作用时自身会产生稳态纵振动。相比于管道自身模态的谐振,弹性管道稳态纵振动的幅度更大,对于声场的影响也更大。对于管道稳态纵振动的研究可以更好地说明充液管道对管口辐射声场的影响。通过等效梁模型的解析计算及与实验结果的对比,验证了等效梁模型用于计算管道稳态纵振动的正确性,同时,提出一种用于隔离管道纵振动的方法,并通过实验验证了其有效性。     

海底多段悬跨管道涡激振动特性分析

深海海底多跨管道相比于单跨,其涡激振动行为却更为复杂。文章考虑了两端跨肩和中间支撑处的管—土作用边界条件,提出了多跨管道涡激振动预报模型,标定了模型参数,并重点分析了跨肩边界条件、中间支撑条件和悬跨长度对管道涡激振动特性的影响。结果表明:较大的两端边界处扭转弹簧弹性系数、较大的中间支撑处扭转和拉伸弹簧弹性系数和较短的悬跨长度,会限制管道结构高阶模态的激发,同时还发现了振动能量会在相邻管跨之间传递的现象。     

考虑流固耦合的多分支管道系统振动研究

利用拉普拉斯变换,把时域14方程模型变换到频域,并化多元一阶常微分方程为一元高阶方程,对其求解,得到直管的频域解析解。然后把任一管段的初始坐标值和末端坐标值代入直管的频域解析解,得到单管的传递矩阵,结合分支点的平衡条件,便可以推导出任意N个分支管的传递矩阵。增加7(N+2)个分支管的边界条件,求解得出任意N分支管路的频域解。最后,进行仿真计算,利用英国Dundee大学Tijsseling教授的实验结果以及ANSYS仿真计算对结果进行验证,验证了文中方法的正确性;并例举了不同分支数目以及不同分支位置管路的仿真计算结果,同时对仿真结果进行了分析。     

充液弯管的模态频率计算

考虑管道与液体之间的泊松耦合与连接耦合，推导了低频情况下的充液弯管轴向、横向振动的传递矩阵，并在给定的边阶条件的情况下推导出用传递矩阵求解弯管模态频率的方法。最后，用传递矩阵法和Ansys有限元分析软件计算了一定边界条件下充液弯管的模态频率。结果表明，固液耦合作用可使弯管的模态频率降低。     

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。     

基于ANSYS的输流管道流固耦合特性分析

应用有限元分析软件ANSYS对输流管道在不同约束条件下进行流固耦合动力学模拟计算和模态分析,得到输流管道在不同约束方式下管壁特征点径向位移、应力与固支点反作用力历程图、固有频率及振型,计算结果对优化管道系统和维护管道系统运行有一定的指导意义。     

预应力和流固耦合效应对水下壳结构振动特性影响研究

对于水下结构,流体对结构模态频率的影响主要体现在预应力效应与流固耦合效应两方面.为研究水下壳结构固有频率对这2种效应的敏感度,本文首先计算某水下壳体在空气中的模态,然后研究壳结构在不同水深工作产生的静水压对其固有频率的影响,最后使用声固耦合的方法计算了流固耦合效应下的壳体湿模态.计算结果表明:流固耦合效应占主导因素,但随着壳体工作水深(预应力)的增大,预应力效应对水下壳体频率的影响也逐渐显著.因而,在开展水下结构动力学设计时,不仅要重点考虑流固耦合效应对结构固有频率的影响,还应关注结构实际工作环境下的应力状态,分析其对结构固有频率的影响.     

流固耦合振动的组合模态综合法

本文提出了流固耦合振动一种新的计算方法——组合模态综合法。该方法建立在流体-固体有限元组成的杂交子结构模型基础上.对流体子结构采用约束模态(静力变换模态),同固体子结构的两种模态——模综超元法中的动力变换模态和Craig的固定界面模态进行组合,以组合模态作为广义坐标对流固杂交子结构的运动方程进行变换获得两种形式的计算方法。本方法中采用了先装配流体子结构后装配固体子结构的技巧,从而消除了流体元的全部自由度和固体子结构的全部内自由度,仅保留固体子结构对接边界自由度,使最后计算特征值的矩阵阶数保持与结构中的模态综合超单元法及Craig法的阶数完全相同,大大减少了计算机时。 通过曲弯曲板元和平面膜元的组合板元构成的立体方盒结构以及三维矩形有限元的流固耦合振动计算,获得了与P.C.Chowdhury用整体有限元计算及光测实验一致的数值结果。     

流体域特性对流固耦合振动计算的影响

船舶结构的水下振动预报一直受到广泛的重视,计算机技术的发展使得有限元法成为求解复杂船舶结构流振耦合振动的有效方法。本文基于船体结构与周围流体介质的耦合作用建立典型圆柱壳流固耦合振动计算的有限元模型,重点分析流体域边界处理方式、流体域形状、流体域范围对耦合振动计算结果的影响,提出合理的流体域建模方法。同时分析流体网格控制方式对于耦合振动计算的影响,为水下结构物耦合振动分析提供参考。     

9 000 hp拖船总振动的计算与试验研究

简要介绍了9000hp拖船总体振动的计算方法,并采用锚激发对船体的总振动进行试验研究。试验结果表明利用迁移矩阵法计算得到的压载出港条件下全船的振动结果与试验结果差距不大。     

提高水润滑轴承承载能力关键技术研究

  目的  水润滑艉轴承是轴系振动的主要传递部件,为了提高其减振降噪的动态性能,  方法  设计一种饱和含液穿孔板条。基于流固耦合理论,利用有限元软件ANSYS进行常规水润滑艉轴承和阻尼增强型水润滑艉轴承的模态分析及谐响应分析,以得到穿孔板条对轴承动态特性的影响规律。  结果  仿真和试验结果表明：饱和含液穿孔板条设计可以有效降低艉轴承振动的幅值传递水平。  结论  研究结果对于艉轴承的减振性能提升具有一定的指导意义。     

基于流固耦合的船舶轴-桨耦合振动特性分析

以研究螺旋桨水动力和离心力对船舶轴-桨组合振动特性的影响为本文的研究目的,基于W o r k-bench平台,采用流固耦合有限元分析方法,进行船舶轴-桨组合模态分析.在CFX中计算螺旋桨敞水性能,并在Ansys中将螺旋桨叶面水压力和离心力作为预应力分析轴桨组合振动的固有频率和振型,比较轴系、螺旋桨单独模型和轴-桨组合模型在固有频率上的区别.计算结果表明,轴桨组合的固有频率远远低于轴系和螺旋桨独立模型的固有频率;轴-桨旋转产生的离心力对其固有频率影响不大;螺旋桨在流场中产生的水压力略微提高纵向振动固有频率,但影响很小,在实际应用中可以忽略.     

具有不同周向位置U型凹槽的圆柱涡激振动特性数值模拟研究

基于CFD和CSD的双向流固耦合方法和重叠网格法对裸圆柱和U型凹槽圆柱涡激振动特性进行数值模拟研究,对比分析不同周向位置凹槽对圆柱振动响应、振动频率、水动力系数以及尾流旋涡脱落模式的影响,探明不同周向位置凹槽对圆柱涡激振动产生抑制或促进作用的约化速度范围.研究结果表明,45°凹槽在低约化速度U*=2.0～8.0内能有效降低圆柱的横流向振动和升力幅值,而在高约化速度U*=9.0～14.0内,将增大圆柱横流向振动和升力幅值;90°凹槽在U*=7.0～11.0内能显著降低圆柱横流向振动幅值,而在U*≥12.0时,圆柱横流向振动幅值逐渐增大并大于裸圆柱,且振动响应主要表现为多频、宽频振动特征;135°凹槽圆柱横流向振动幅值整体上大于裸圆柱,升力系数均方根和阻力系数均值的变化规律与裸圆柱相似;45°、90°和135°凹槽圆柱阻力系数均值与裸圆柱相比分别降低28.39％、35.80％和6.79％.45°和135°凹槽圆柱尾流旋涡脱落模式与裸圆柱相似,均存在SS、2S、2T以及2P模式,在90°凹槽圆柱尾流旋涡脱落中没有发现2T和2P模式,但存在2C模式.