本文關(guān)鍵詞：輸流管道動力學(xué)問題的數(shù)值計算研究

  更多相關(guān)文章： 流固耦合 輸流管道 特征線法 傳遞矩陣法 失穩(wěn) 顫振

【摘要】：本文介紹了輸流管道擴(kuò)展水錘模型以及基于Timoshenko梁所建立的管道橫向振動模型所構(gòu)成的流固耦合方程模型。分別通過Newton法以及Hamilton原理得到了考慮流體科氏力以及離心力的輸流管道流固耦合橫向振動的模型。介紹了瞬態(tài)動力學(xué)分析軟件Dytran在求解流固耦合問題時基本概念以及常用命令。利用特征線法求解了一個儲液箱管道閥門系統(tǒng)的動力學(xué)響應(yīng)。通過與經(jīng)典水錘的方程得到的響應(yīng)結(jié)果的對比,討論了泊松耦合以及連接耦合對系統(tǒng)響應(yīng)的作用。利用拉普拉斯傳遞矩陣法分析了一段在兩種邊界條件下彎管的動力學(xué)響應(yīng),研究了邊界條件對流固耦合響應(yīng)的影響。利用譜元法求解了一段兩端簡支的輸流管道橫向振動的固有頻率。也求解了在流速達(dá)到失穩(wěn)和顫振時同一段管道的頻域和時域響應(yīng)。利用Galerking法求解了兩端簡支管道的固有頻率隨流速的變化。同時也給出了一根兩端固支管道的臨界流速與質(zhì)量比的關(guān)系。通過Bolotin法確定了一段簡支輸流管道系統(tǒng)發(fā)生參激共振的參數(shù)區(qū)域。討論了質(zhì)量比以及流體速度對這個區(qū)域的影響。
【關(guān)鍵詞】：流固耦合 輸流管道 特征線法 傳遞矩陣法 失穩(wěn) 顫振
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O35
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注釋表11-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 引言12-13
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 流固耦合時域理論發(fā)展及實驗論證13-14
• 1.2.2 流固耦合頻域理論發(fā)展及實驗論證14-15
• 1.2.3 流固耦合理論的數(shù)值算法15-16
• 1.2.4 工程中的應(yīng)用16
• 1.2.5 流固耦合的擴(kuò)展性研究16-17
• 1.3 本文研究內(nèi)容和章節(jié)安排17-19
• 第二章 輸流管道動力學(xué)模型19-36
• 2.1 引言19
• 2.2 水錘模型19-21
• 2.2.1 經(jīng)典的水錘方程模型19
• 2.2.2 擴(kuò)展性水錘方程19-20
• 2.2.3 管道的橫向振動方程20-21
• 2.2.4 輸流管道模型的扭轉(zhuǎn)振動方程21
• 2.3 Newton法21-24
• 2.4 Hamilton原理24-27
• 2.5 常用數(shù)值方法27-29
• 2.5.1 Galerking法27-28
• 2.5.2 有限元法28-29
• 2.6 瞬態(tài)流固耦合動力學(xué)分析軟件Dytran理論基礎(chǔ)29-35
• 2.6.1 顯式算法與隱式算法29-30
• 2.6.2 求解器30-31
• 2.6.3 兩種耦合算法31
• 2.6.4 基本概念31-33
• 2.6.5 常用命令33-35
• 2.7 本章小結(jié)35-36
• 第三章 輸流管道時域數(shù)值解法36-45
• 3.1 引言36
• 3.2 流固耦合動力學(xué)模型36-38
• 3.3 時域數(shù)值解法38-42
• 3.3.1 特征線有限元法38-40
• 3.3.2 特征線法（MOC）40-42
• 3.4 數(shù)值算例42-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第四章 輸流管道頻域數(shù)值解法45-56
• 4.1 引言45
• 4.2 傳遞矩陣法理論基礎(chǔ)45-47
• 4.3 彎管部分的建模47-48
• 4.4 算例48-55
• 4.4.1 直管在階躍載荷下的軸向動響應(yīng)48-50
• 4.4.2 儲液箱輸流管道閥門系統(tǒng)的動響應(yīng)分析50-51
• 4.4.3 L型輸液管道的動響應(yīng)分析51-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第五章 輸流管道橫向動力學(xué)特性研究56-76
• 5.1 引言56
• 5.2 譜元法在輸流管道橫向運動方程的應(yīng)用56-61
• 5.2.1 譜元法的基本理論56-57
• 5.2.2 無量綱的輸流管道橫向運動方程57-59
• 5.2.3 外力響應(yīng)計算59-60
• 5.2.4 不同支撐邊界條件的處理60-61
• 5.3 液體的科里奧離力與離心力對固有頻率的影響61-64
• 5.3.1 離心力的影響61-62
• 5.3.2 科氏力對固有頻率的影響62-63
• 5.3.3 管道軸向力的對液體固有頻率影響63-64
• 5.4 數(shù)值算例64-67
• 5.4.1 固有頻率分析64-65
• 5.4.2 動響應(yīng)計算65-67
• 5.5 臨界流速67-72
• 5.5.1 失穩(wěn)和發(fā)散的概念67-68
• 5.5.2 簡支與固支邊界條件下理論臨界流速68-70
• 5.5.3 兩端固支的輸流管道的臨界流速隨質(zhì)量比的變化70-71
• 5.5.4 對于發(fā)生失穩(wěn)和顫振機(jī)制的能量解釋71-72
• 5.6 參激振動72-75
• 5.6.1 Bolotin法72-74
• 5.6.2 參激振動區(qū)域74-75
• 5.7 本章小結(jié)75-76
• 第六章 全文工作總結(jié)與展望76-78
• 6.1 本文的主要工作與貢獻(xiàn)76
• 6.2 未來工作展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-81
• 致謝81-82
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82

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本文編號：569644