本文關鍵詞：傾斜支撐懸臂和兩端鉸支輸流管道的振動響應與分岔特性研究

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【摘要】：在現(xiàn)代工業(yè),如航天、海洋、核電和化工等,輸流管道具有非常廣泛的應用,其工作的穩(wěn)定性和可靠性直接影響其相關系統(tǒng)的運行。在龐大的管網(wǎng)中,多數(shù)管道都是水平或者豎直支撐的,但由于條件限制,也有一些采用傾斜支撐方式,且管道在架設過程中難免存在傾斜角度。因此,很有必要開展對傾斜支撐狀態(tài)下輸流管道的動力學特性分析,為管道的工程應用提供理論基礎和應用參考。本文利用非線性振動理論和隨機非線性動力學理論,分析了傾斜支撐條件下懸臂和兩端鉸支輸流管道的振動響應特性與分岔現(xiàn)象,為工程應用中管道的布置和參數(shù)的選擇提供重要依據(jù),主要工作如下：1)對管道微元和流體微元進行受力平衡分析,建立了傾斜支撐條件下懸臂和兩端鉸支輸流管道的振動微分方程,并且考慮了隨機激勵對輸流管道的影響；2)在單參數(shù)對輸流管道穩(wěn)定性影響的研究基礎上,討論了雙參數(shù)耦合作用對懸臂輸流管道穩(wěn)定性的影響,通過繪制對應的振動響應曲面,分析了管道振動響應特性,進而給出了管道振動的穩(wěn)定性區(qū)域；3)通過繪制輸流管道振動響應的相圖、Poincare截面圖和分岔圖等,分析了傾斜支撐角度與重力參數(shù)耦合作用對管道振動響應的影響,發(fā)現(xiàn)了隨支撐角度變化的分岔現(xiàn)象。此外,研究結果也表明,在一定傾斜支撐角度條件下,不同參數(shù)對輸流管道振動響應的影響不同,且傾斜支撐輸流管道的振動響應與水平／豎直支撐管道也存在差異；4)通過分析含分布和集中隨機激勵時輸流管道的振動響應特征,討論了這兩種隨機激勵的中心頻率、譜寬和作用位置等參數(shù)的變化對管道振動響應特性的影響,并總結對應的影響規(guī)律；5)通過對仿真和實驗數(shù)據(jù)的對比分析,研究了不同壁厚和長徑比管道振動模態(tài)變的化特點,進而給出兩種參數(shù)對管道振動模態(tài)的影響規(guī)律；討論了不同兩相流激勵對管道振動的影響,并對其振動響應的頻譜特征進行了對比分析。
【關鍵詞】：輸流管道 傾斜支撐 振動模態(tài) 振動響應特性 分岔 隨機激勵
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH113.1
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 輸流管道的研究進展11-15
• 1.2.1 輸流管道模型分類11-12
• 1.2.2 梁模型輸流管道的研究進展12-13
• 1.2.3 管道振動微分方程的求解方法13-15
• 1.3 本文工作及章節(jié)安排15-16
• 1.4 本章小結16-18
• 2 傾斜支撐輸流管道振動的數(shù)學模型18-28
• 2.1 傾斜支撐懸臂輸流管道振動的微分方程18-22
• 2.1.1 管道與流體微元的受力平衡分析19-21
• 2.1.2 運動方程的離散化方法21-22
• 2.2 傾斜支撐兩端鉸支管道振動的微分方程22-25
• 2.2.1 管道微元與流體為元的受力平衡分析22-24
• 2.2.2 運動方程的離散化方法24-25
• 2.3 隨機激勵的類型與遍歷樣本的模擬25-27
• 2.4 本章小結27-28
• 3 豎直支撐懸臂輸流管道振動的穩(wěn)定性分析28-36
• 3.1 管道振動穩(wěn)定性判別方法28-29
• 3.2 單參數(shù)對管道振動穩(wěn)定性的影響29-30
• 3.3 雙參數(shù)作用對管道振動穩(wěn)定性的影響30-35
• 3.3.1 質量比與流速的耦合影響31-32
• 3.3.2 支撐剛度與流速的耦合影響32-34
• 3.3.3 支撐位置與流速的耦合影響34-35
• 3.4 本章小結35-36
• 4 傾斜支撐條件下管道的振動響應特性分析36-46
• 4.1 支撐角度對懸臂輸流管道振動響應的影響36-40
• 4.2 支撐角度對兩端鉸支輸流管道振動響應的影響40-44
• 4.2.1 無運動約束時管道的振動響應特征41-43
• 4.2.2 含運動約束時管道的振動響應特征43-44
• 4.3 本章小結44-46
• 5 隨機激勵下輸流管道的振動響應特性分析46-59
• 5.1 基礎激勵幅值的影響46-49
• 5.2 不同隨機激勵的影響49-51
• 5.3 隨機激勵耦合作用的影響51-53
• 5.4 隨機激勵中心頻率與譜寬的影響53-57
• 5.4.1 中心頻率的影響54-56
• 5.4.2 譜寬的影響56-57
• 5.5 本章小結57-59
• 6 管道振動模態(tài)與兩相流激勵下振動響應頻譜的實驗分析59-75
• 6.1 壁厚與長徑比對管道振動模態(tài)的影響59-66
• 6.1.1 管道振動模態(tài)與壁厚的關系59-63
• 6.1.2 管道振動模態(tài)與長徑比的關系63-64
• 6.1.3 管道模態(tài)實驗驗證64-66
• 6.2 兩相流激勵下管道振動響應的頻譜分析66-73
• 6.2.1 無外激勵時管道振動響應的頻譜分析67-68
• 6.2.2 不同兩相流激勵對管道振動響應頻譜的影響68-73
• 6.3 本章小結73-75
• 7 總結與展望75-78
• 7.1 工作總結75-77
• 7.2 工作展望77-78
• 參考文獻78-82
• 攻讀碩士期間主要的研究成果及參加的項目82

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 焦宗夏;飛機液壓能源管路系統(tǒng)的振動特性分析[J];北京航空航天大學學報;1997年03期

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本文編號：896514