【摘要】：輸液管在海洋工程、生物工程、石油能源、化工工業(yè)、動力水能工業(yè)、宇航工業(yè)和核工程等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。在一定的條件下，這些管道會發(fā)生強(qiáng)烈振動狀態(tài)不穩(wěn)定現(xiàn)象，這種振動不僅會產(chǎn)生噪聲，當(dāng)振動強(qiáng)度達(dá)到一定程度并持續(xù)較長時間會引起管道破裂和流體泄露，經(jīng)常造成嚴(yán)重后果。因此，避開這些振動現(xiàn)象的出現(xiàn)是管道設(shè)計中的重要要求。以前人們對輸液管道問題也作了大量的研究，提出了一些研究方法如解析法、遷移矩陣法、精細(xì)積分法、有限元法等。但是研究大都針對于輸液直管，對輸液曲管的研究相對較少，并且由于一些方法的局限性，對輸液管實際振型的模擬很少。 本文在查閱大量國內(nèi)外研究資料的基礎(chǔ)上，利用有限元法對中心線不可伸縮的固定-自由、固定—固定、固定—鉸支、鉸支—鉸支四種工程中常見邊界條件的輸液曲管的振動及穩(wěn)定性進(jìn)行深入研究。研究流體流速對其特征頻率的影響規(guī)律、曲管發(fā)生失穩(wěn)的臨界速度及其失穩(wěn)類型，而且還得出了四種邊界條件下輸液曲管在不同流速情況下的振型圖。 本文的方法是通過對ANSYS這一應(yīng)用廣泛的有限元軟件進(jìn)行UPF二次開發(fā)，自定義曲管單元進(jìn)行求解。即用一種高級語言編制曲管單元程序，然后將單元程序與ANSYS軟件進(jìn)行鏈接，將自定義單元添加到ANSYS單元庫中，從而可以方便快速地利用ANSYS內(nèi)部的求解器對曲管進(jìn)行各種類型的分析。 算例結(jié)果表明該方法具有計算精度高、節(jié)省時間、人機(jī)對話、使用方便等優(yōu)點。論文在ANSYS的UPF二次開發(fā)方面提出了創(chuàng)新點，利用該方法對輸液曲管的研究也得出了一些新結(jié)論。
【學(xué)位授予單位】：沈陽航空工業(yè)學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：TH113.1;TP391.77
【圖文】：

(c)五階模態(tài)的振型圖圖4.5廳=O時三、四、階模態(tài)的振型圖從圖4.5看出，三階模態(tài)虛部和實部的D袱值分別為0.84lE刃7和0.068505;四階模態(tài)虛部和實部的DMx值分別為0.187E一09和0.077877:五階模態(tài)虛部和實部的DMx值分別為0.355E一09和0.078937。從理論上知當(dāng)流速廳為零時，陀螺矩陣卜】為零，因此只能得到實模態(tài)。而從上面的數(shù)值來看，虛部的DMx值與實部的DMX值相比幾乎為零，因此可看作只有實模態(tài)存在，這與實際的理論分析相符。由于模態(tài)虛部忽略，所以五階模態(tài)的幅值最大。腸!日，乙二亡.口口，.了1

(c)五階模態(tài)的振型圖圖4.6廳二2時三、四、五階模態(tài)的振型圖從圖4.6可看出，三階模態(tài)虛部和實部的服X值分別為0.043509和0.052655:四階模態(tài)虛部和實部的DMx值分別為0.049332和0.041442;五階模態(tài)虛部和實部的D袱值分別為0.055444和0.059204。由于任何節(jié)點的幅值是特征向量實部分量和虛部分量的矢量和。綜合來看，由于三階模態(tài)虛部和實部的D袱值處于同一位置且同向，所以三階模態(tài)幅值最大，最大值發(fā)生在自由端位置�！�.‘.口.叭.，t，.1曰..盆.，...·J

(c)五階模態(tài)的振型圖圖4.7廳二4時三階模態(tài)的振型從圖4.7可看出，三階模態(tài)虛部和實部的DMX值分別為 0.05119和0.054248;四階模態(tài)虛部和實部的D袱值分別為0.027932和0.07829;五階模態(tài)虛部和實部的DMX值分別為0.050049和0.053402。由于任何節(jié)點的幅值是特征向量實部分量和虛部分量的矢量和。綜合來看，由于三階模態(tài)虛部和實部的DMX值處于同一位置且同向，所以三階模態(tài)幅值最大，最大值發(fā)生在自由端位置。綜合圖4.5(廳二O)、圖4.6(廳二2)、圖4.7(廳二4)可看出，系統(tǒng)以低階模態(tài)的振動為主，并且振動的幅值隨著流速的增加而增加。4.3.2固定一固定依次取前四階頻率來討論其隨流速的變化規(guī)律，隨流速變化的頻率值在表4.5中列出，其固有頻率隨流速變化的曲線見圖4.8。表4.5隨流?

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 丁幼松;埋地曲管流固耦合振動研究[D];河北理工大學(xué);2008年

本文編號：2782398