【摘要】：輸液管在海洋工程、生物工程、石油能源、化工工業(yè)、動(dòng)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(huì)發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)狀態(tài)不穩(wěn)定現(xiàn)象，這種振動(dòng)不僅會(huì)產(chǎn)生噪聲，當(dāng)振動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到一定程度并持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間會(huì)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(kāi)這些振動(dòng)現(xiàn)象的出現(xiàn)是管道設(shè)計(jì)中的重要要求。以前人們對(duì)輸液管道問(wèn)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(duì)于輸液直管，對(duì)輸液曲管的研究相對(duì)較少，并且由于一些方法的局限性，對(duì)輸液管實(shí)際振型的模擬很少。 本文在查閱大量國(guó)內(nèi)外研究資料的基礎(chǔ)上，利用有限元法對(duì)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(jiàn)邊界條件的輸液曲管的振動(dòng)及穩(wěn)定性進(jìn)行深入研究。研究流體流速對(duì)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(lèi)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(guò)對(duì)ANSYS這一應(yīng)用廣泛的有限元軟件進(jìn)行UPF二次開(kāi)發(fā)，自定義曲管單元進(jìn)行求解。即用一種高級(jí)語(yǔ)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(kù)中，從而可以方便快速地利用ANSYS內(nèi)部的求解器對(duì)曲管進(jìn)行各種類(lèi)型的分析。 算例結(jié)果表明該方法具有計(jì)算精度高、節(jié)省時(shí)間、人機(jī)對(duì)話、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。論文在ANSYS的UPF二次開(kāi)發(fā)方面提出了創(chuàng)新點(diǎn)，利用該方法對(duì)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(yáng)航空工業(yè)學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類(lèi)號(hào)】：TH113.1;TP391.77
【圖文】：

(c)五階模態(tài)的振型圖圖4.5廳=O時(shí)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(shí)部的D袱值分別為0.84lE刃7和0.068505;四階模態(tài)虛部和實(shí)部的DMx值分別為0.187E一09和0.077877:五階模態(tài)虛部和實(shí)部的DMx值分別為0.355E一09和0.078937。從理論上知當(dāng)流速?gòu)d為零時(shí)，陀螺矩陣卜】為零，因此只能得到實(shí)模態(tài)。而從上面的數(shù)值來(lái)看，虛部的DMx值與實(shí)部的DMX值相比幾乎為零，因此可看作只有實(shí)模態(tài)存在，這與實(shí)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(shí)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(shí)部的服X值分別為0.043509和0.052655:四階模態(tài)虛部和實(shí)部的DMx值分別為0.049332和0.041442;五階模態(tài)虛部和實(shí)部的D袱值分別為0.055444和0.059204。由于任何節(jié)點(diǎn)的幅值是特征向量實(shí)部分量和虛部分量的矢量和。綜合來(lái)看，由于三階模態(tài)虛部和實(shí)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(shí)三階模態(tài)的振型從圖4.7可看出，三階模態(tài)虛部和實(shí)部的DMX值分別為 0.05119和0.054248;四階模態(tài)虛部和實(shí)部的D袱值分別為0.027932和0.07829;五階模態(tài)虛部和實(shí)部的DMX值分別為0.050049和0.053402。由于任何節(jié)點(diǎn)的幅值是特征向量實(shí)部分量和虛部分量的矢量和。綜合來(lái)看，由于三階模態(tài)虛部和實(shí)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(dòng)為主，并且振動(dòng)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(lái)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(jiàn)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(dòng)研究[D];河北理工大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2782398