本文關(guān)鍵詞：往復(fù)壓縮機(jī)管線振動(dòng)耦合特性分析與控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：往復(fù)式壓縮機(jī)在石化、電力、采礦等多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,但是其工作原理本身引發(fā)的管道內(nèi)周期性的壓力脈動(dòng)激勵(lì),會(huì)使管道系統(tǒng)產(chǎn)生劇烈振動(dòng),嚴(yán)重影響了裝置的安全運(yùn)行。近年來,對流固耦合的研究已經(jīng)逐漸成為工程應(yīng)用的熱點(diǎn)。本文主要借助有限元分析軟件ANSYS對充氣管道進(jìn)行流固耦合分析和工程實(shí)際問題的研究,主要做了以下五個(gè)方面的工作:1、對往復(fù)式壓縮機(jī)管線的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)振動(dòng)理論和管內(nèi)氣柱系統(tǒng)有限元分析理論進(jìn)行了闡述。對于單獨(dú)分析流體域和固體域存在的不足,引出了氣固耦合理論,基于伽遼金法建立了氣固耦合有限元方程,為基于ANSYS Workbench建立充氣管道的流固耦合振動(dòng)數(shù)值模型和邊界條件的合理設(shè)置提供支撐。2、搭建了管道振動(dòng)特性測試實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對孔板+緩沖罐消振進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)論最佳孔板孔徑比選取區(qū)間為0.4~0.5,與工程中推薦的孔徑比區(qū)間相吻合。此外,通過對實(shí)驗(yàn)管道系統(tǒng)充氣前后的對比分析,得出耦合因素造成的振動(dòng)響應(yīng),為氣固耦合仿真模擬的正確性提供驗(yàn)證。為后續(xù)耦合場模擬提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。3、基于上述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)建立數(shù)值模型,通過實(shí)驗(yàn)脈動(dòng)值對模型施加邊界條件進(jìn)行仿真,驗(yàn)證了模擬方案的可行性。并討論了氣固耦合對典型復(fù)雜管線系統(tǒng)模型模態(tài)特性的影響,結(jié)果表明,隨介質(zhì)密度、流速、壓力和彈性模量增加,固有頻率顯著升高,但振型基本不變。4、就工程實(shí)際中一套在役壓縮機(jī)機(jī)組及進(jìn)出口管線的劇烈振動(dòng)問題進(jìn)行了分析,基于上述分析,在可忽略耦合效應(yīng)的前提下,提出了引入結(jié)合部等效參數(shù)修改的技術(shù)建立還原真實(shí)振動(dòng)現(xiàn)場模型的思路。實(shí)測結(jié)果驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性,對一體化模型提出增加6個(gè)支撐的結(jié)構(gòu)動(dòng)力優(yōu)化方案,數(shù)值驗(yàn)證結(jié)果表明,優(yōu)化后系統(tǒng)最大振動(dòng)位移降幅達(dá)到97%,振動(dòng)能量分布均勻。
【關(guān)鍵詞】：壓縮機(jī)管線 氣固耦合 有限元 動(dòng)力特性 振動(dòng)控制
【學(xué)位授予單位】：北京石油化工學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH45
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 緒論15-27
• 1.1 研究背景及意義15-16
• 1.2 管道流固耦合研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢16-25
• 1.2.1 理論研究16-21
• 1.2.2 數(shù)值計(jì)算21-22
• 1.2.3 耦合場模擬22-23
• 1.2.4 實(shí)驗(yàn)研究23-24
• 1.2.5 工程應(yīng)用24-25
• 1.3 本文研究主要內(nèi)容25-27
• 第二章 往復(fù)式壓縮機(jī)管道振動(dòng)基本理論27-45
• 2.1 管道結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論27-32
• 2.1.1 力學(xué)運(yùn)動(dòng)方程28
• 2.1.2 單元?jiǎng)恿W(xué)方程28-30
• 2.1.3 動(dòng)力學(xué)有限元分析30
• 2.1.4 載流管控制方程30-31
• 2.1.5 管系控制方程31-32
• 2.2 管內(nèi)氣柱系統(tǒng)分析理論32-38
• 2.2.1 連續(xù)性方程33-34
• 2.2.2 運(yùn)動(dòng)方程34
• 2.2.3 平面波動(dòng)方程34-36
• 2.2.4 管內(nèi)氣柱有限元方程36-38
• 2.3 流固耦合模型38-43
• 2.3.1 管內(nèi)流固耦合模型假設(shè)38
• 2.3.2 基本方程38-40
• 2.3.3 采用伽遼金法建立氣固耦合有限元方程40-41
• 2.3.4 ANSYS流固耦合分析簡介41-43
• 2.4 小結(jié)43-45
• 第三章 管道振動(dòng)耦合特性實(shí)驗(yàn)研究45-63
• 3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建45-46
• 3.2 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置及測試系統(tǒng)46-52
• 3.2.1 壓縮機(jī)及管路系統(tǒng)46-48
• 3.2.2 硬件測試系統(tǒng)48-51
• 3.2.3 軟件測試系統(tǒng)51-52
• 3.3 實(shí)驗(yàn)方法52-62
• 3.3.1 限流孔板對壓力脈動(dòng)消減作用研究54-59
• 3.3.2 耦合場動(dòng)態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究59-62
• 3.4 小結(jié)62-63
• 第四章 耦合場仿真模擬63-77
• 4.1 實(shí)驗(yàn)管路系統(tǒng)仿真63-68
• 4.2 典型管線耦合場模態(tài)分析68-76
• 4.2.1 介質(zhì)密度對管道固有頻率的影響70-73
• 4.2.2 介質(zhì)壓力對管道固有頻率的影響73-74
• 4.2.3 介質(zhì)流速對管道固有頻率的影響74-75
• 4.2.4 彈性模量對管道固有頻率的影響75-76
• 4.3 小結(jié)76-77
• 第五章 管線系統(tǒng)振動(dòng)控制技術(shù)研究77-99
• 5.1 管線振動(dòng)控制方法77-80
• 5.2 工程案例分析80-81
• 5.3 管線精確建模技術(shù)研究81-83
• 5.4 管系結(jié)構(gòu)動(dòng)力優(yōu)化83-92
• 5.4.1 建立數(shù)值模型83
• 5.4.2 現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)83-85
• 5.4.3 結(jié)合部等效參數(shù)求解85-87
• 5.4.4 使用等效參數(shù)前后振動(dòng)特性分析87-90
• 5.4.5 管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改進(jìn)90-92
• 5.5 優(yōu)化模型振動(dòng)能量分布校驗(yàn)92-98
• 5.5.1 一體化模型的建立93-94
• 5.5.2 整體改造方案94-95
• 5.5.3 實(shí)施控制方案后系統(tǒng)振動(dòng)特性分析95-97
• 5.5.4 能量分布評價(jià)97-98
• 5.6 小結(jié)98-99
• 第六章 結(jié)論與展望99-101
• 6.1 工作總結(jié)及結(jié)論99-100
• 6.2 課題研究展望100-101
• 參考文獻(xiàn)101-107
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文107-108
• 致謝108-109
• 作者及導(dǎo)師簡介109

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：往復(fù)壓縮機(jī)管線振動(dòng)耦合特性分析與控制，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：300214