輸流管道被應用于生產(chǎn)、生活的方方面面,對人們高質量的生產(chǎn)、生活有非常重要的意義。由于對輸流管道振動特性研究不足和了解不多,往往會導致輸流管道振動破壞事故的發(fā)生,所以,對輸流管道動力學振動特性分析,并對管道進行有效的振動控制至關重要的。作者采用流固耦合理論和方法對輸流直管和不同彎度輸流彎管的振動特性進行了對比研究,并分別對直管和彎管彎道進行了約束振動控制研究。分析了管道在一定壓力脈動下的瞬態(tài)位移和應力響應。主要研究內(nèi)容和結論如下:（1）基于單向流固耦合,對輸流直管進行預應力的模態(tài)分析,研究管道壁厚、管長、流速和壓力對直管固有頻率和振型的影響。根據(jù)模態(tài)分析結果,對直管進行預應力的諧響應分析,對比各階振幅大小。最后對直管進行約束振動控制分析。結果表明:薄壁管道更容易發(fā)生收縮振動,在實際應用中應適當增加管壁厚度,以提高管道系統(tǒng)的穩(wěn)定性;隨著管長的增加,輸流直管的固有頻率下降很多,更容易被激勵發(fā)生共振,在工程中對于長管道系統(tǒng)應考慮適當增加約束,以免發(fā)生共振;在常壓和中壓下可以不考慮流固耦合作用壓力對輸流直管固有頻率的影響;流體流速對管道固有頻率的影響非常小,可以忽略;輸流直管一階、二階擺動振動振... 

【文章來源】：西華大學四川省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 流固耦合作用機理
        1.2.2 管道流固耦合振動研究現(xiàn)狀
        1.2.3 輸流管路流固耦合振動分析方法
        1.2.4 輸流管道流固耦合振動數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
2 輸流管道流固耦合振動特性分析理論基礎
    2.1 流體控制方程
        2.1.1 連續(xù)性方程
        2.1.2 動量守恒方程
        2.1.3 湍流的數(shù)值模擬方法
    2.2 固體控制方程
        2.2.1 自由模態(tài)分析
        2.2.2 有預應力的模態(tài)分析
        2.2.3 諧響應分析
    2.3 流固界面控制方程
    2.4 ANSYS流固耦合分析分類
        2.4.1 單向流固耦合分析
        2.4.2 雙向流固耦合分析
    2.5 本章小結
3 輸流管道的流固耦合分析流程
    3.1 ANSYS Workbench簡介
    3.2 ANSYS Workbench單向流固耦合仿真設計步驟
        3.2.1 單向流固耦合系統(tǒng)建立
        3.2.2 幾何模型建立
        3.2.3 劃分計算網(wǎng)格
        3.2.4 流體域邊界條件及固體域載荷和約束施加
    3.3 ANSYS Workbench雙向流固耦合仿真設計步驟
        3.3.1 雙向流固耦合系統(tǒng)建立
        3.3.2 壓力脈動入口邊界條件設定
    3.4 本章小結
4 直管流固耦合振動特性分析及振動控制
    4.1 管道結構對直管振動特性影響
        4.1.1 管道厚度對輸流直管振動特性影響
        4.1.2 管道長度對輸流直管振動特性影響
    4.2 流體參數(shù)對直管振動特性影響
        4.2.1 入口壓力對輸流直管振動特性影響
        4.2.2 入口流速對輸流直管振動特性影響
    4.3 輸流直管諧響應分析
    4.4 輸流直管支撐優(yōu)化振動控制
        4.4.1 入口固定約束
        4.4.2 入口固定約束+出口各個方向約束或出口固定約束
        4.4.3 入口固定約束+出口固定約束+中間約束
    4.5 本章小結
5 不同彎度彎管流固耦合靜力學分析
    5.1 不同角度彎管模型建立
    5.2 流固耦合界面壓力傳遞
    5.3 彎管流固耦合靜力學分析
        5.3.1 不同彎度彎管流固耦合靜力學變形
        5.3.2 π/4彎度彎管進口、出口和彎道處流固耦合靜應力
        5.3.3 不同彎度彎管進口處流固耦合靜應力
        5.3.4 不同彎度彎管出口處流固耦合靜應力
    5.4 本章小結
6 彎管流固耦合振動特性分析及振動控制
    6.1 同長度直管和π/4彎管流固耦合模態(tài)分析
    6.2 不同彎度彎管流固耦合模態(tài)分析
    6.3 輸流彎管諧響應分析
    6.4 輸流彎管支撐優(yōu)化振動控制
    6.5 本章小結
7 輸流管道雙向流固耦合瞬態(tài)特性分析
    7.1 管道入口壓力脈動施加
    7.2 管道瞬態(tài)振動位移
        7.2.1 彎管瞬態(tài)振動位移
        7.2.2 彎管振動位移頻域分析
        7.2.3 直管瞬態(tài)振動位移
    7.3 管道瞬態(tài)振動應力
        7.3.1 彎管瞬態(tài)振動應力
        7.3.2 直管瞬態(tài)振動應力
    7.4 本章小結
8 總結與展望
    8.1 總結
    8.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果
致謝



本文編號：3170358