基于絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法,推導(dǎo)出不同材料組成的周期性懸臂輸流管道在定常內(nèi)流作用下的非線性動(dòng)力學(xué)方程,通過(guò)數(shù)值求解的方式對(duì)兩種不同形式的周期性輸流管道,即,鋁-鋼及鋼-鋁周期性懸臂輸流管道的穩(wěn)定性和非線性動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明,單位長(zhǎng)度內(nèi),當(dāng)管道周期數(shù)大于8時(shí),兩種周期性輸流管道的臨界流速均趨于定值。非線性分析結(jié)果顯示,鋁-鋼周期性輸流管道的非線性動(dòng)力學(xué)行為隨著周期數(shù)目的減小變得越來(lái)越復(fù)雜,從單周期行為演變?yōu)槎嘀芷�、倍周期、概周期和混沌等多種運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)行為,而對(duì)于鋼-鋁周期輸流管道而言,管道一直處于單周期運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 

【文章來(lái)源】：振動(dòng)與沖擊. 2020,39(10)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

周期懸臂輸流管道示意圖

由于考慮的輸流管道是一個(gè)非均勻的管道系統(tǒng),傳統(tǒng)的懸臂輸流管道方程將不再適用于此模型,因此本文基于上述假設(shè)并考慮采用基于絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法的一維梁?jiǎn)卧獊?lái)離散如圖1所示的周期輸流管道系統(tǒng)。Shabana提出的基于絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法的一維梁?jiǎn)卧鐖D2所示。該單元上任意一點(diǎn)的全局坐標(biāo)(x,y)可以表示為矢量的形式

首先驗(yàn)證本文算法的正確性,將周期性管道退化為由相同材料制成的單一輸流管道(即α1=α2=1)后,取系統(tǒng)參數(shù)β=0,2 Π0=0(這里需要指出的是,由于傳統(tǒng)懸臂輸流管道不考慮管道的伸長(zhǎng),因此為了更好的進(jìn)行對(duì)比,這里取管道的伸長(zhǎng)項(xiàng)系數(shù)Π0=0),應(yīng)用此方法計(jì)算得到的穩(wěn)定性結(jié)果與Paidoussis研究中使用Galerkin方法計(jì)算得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。圖3給出的是兩種方法計(jì)算得到的輸流管道前四階復(fù)頻率隨流速變化的Argand圖。從該圖中可以看出,兩種方法計(jì)算得到的前四階復(fù)頻率隨流速變化的Argand圖幾乎完全一致,證明了本文的算法是正確的。接下來(lái)分析管道周期數(shù)目N對(duì)管道臨界流速的影響,取式(8)給出的參數(shù)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,得到圖4所示的周期輸流管系統(tǒng)道首次發(fā)生顫振失穩(wěn)時(shí)臨界流速與管道周期數(shù)目N之間的變化曲線。由圖4中的曲線可知,無(wú)論管道周期數(shù)目N取多少,鋁-鋼周期輸流管道的臨界流速始終比鋼-鋁周期輸流管道的臨界流速要小,也就是說(shuō)鋼-鋁周期輸流管道的穩(wěn)定性更強(qiáng)。同時(shí)我們還可以看到,當(dāng)管道周期數(shù)目較小時(shí)(1≤N≤7)時(shí),管道周期數(shù)對(duì)周期管道的臨界流速有一定的影響;但是當(dāng)管道周期數(shù)目較大時(shí)(8≤N≤30),不管是鋼-鋁周期輸流管道還是鋁-鋼輸流管道,臨界流速幾乎不隨周期數(shù)目的變化而變化,而是隨著管道周期數(shù)目的增大趨于一個(gè)定值。究其原因,可能是當(dāng)管道的周期數(shù)目N逐漸增大時(shí),周期管道逐漸趨近于另一種形式的均勻管道,因此周期管道的失穩(wěn)臨界流速不再繼續(xù)隨著管道的周期數(shù)目變化而繼續(xù)變化。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法的輸流管道非線性動(dòng)力學(xué)分析[J]. 蔡逢春,臧峰剛,葉獻(xiàn)輝,黃茜.  振動(dòng)與沖擊. 2011(06)



本文編號(hào)：3296301