基于有限差分法的端部约束同轴圆柱壳的流致失稳分析

本文基于经典壳体和理想势流理论建立圆柱壳流固耦合系统的运动方程,并引入有限差分法(FDM)对运动方程进行离散.为将壳体表面的扰动压力离散到差分网格节点,基于差分离散的原理,提出了以分段函数作为基函数的展开方法.本文对结构与压力控制方程均采用FDM方法进行求解,发展了一种基于FDM的同轴圆柱壳流固耦合求解策略.首先,利用本文方法计算了同轴圆柱壳在静态流体环境中的振动频率,并与有限元软件(ANSYS)的计算结果相比较,验证了本文方法的正确性;然后,探究了在静流体环境中同轴圆柱壳的结构参数变化对其振动频率的影响规律;最后,研究了同轴圆柱壳系统在运动流体环境中的流弹失稳问题.

固支-简支端部边界条件下同轴圆柱壳体的流致不稳定性研究

基于Pa doussis等同轴圆柱壳体流致不稳定性的数学模型和研究方法,分析了固支 简支端部约束条件下同轴圆柱壳体系统的流致不稳定性。结果表明:同两端固支相比,固支 简支端部边界下壳体系统的失稳临界流速更低。

Fluid30单元在同轴圆柱壳固有特性计算中的适用性分析

目的分析Fluid30单元用于内侧含环形间隙流体同轴圆柱壳固有特性计算的适用性。方法针对内侧含环形间隙流体的同轴圆柱壳模型,分别基于"Fluid30单元"和"理论流体附加质量"对壳体固有特性进行分析。通过变间隙宽度对比计算,探究壳体固有特性随无量纲半径比的变化规律,分析波动方程离散化对计算结果的影响,判定Fluid30单元的适用范围。结果半径比与固有频率之间呈非线性关系,半径比越小,壳体固有频率越低,固有频率随半径比变化率越大。波动方程离散化引起的误差随半径比减小而增大,以相对误差10%作为Fluid30单元适用性判别标准,(1,2)壳式频率对应的临界半径比为1.20,(1,3)壳式频率对应的临界半径比为1.03,其他壳式频率对应的临界半径比小于1.001。结论不同阶频率的Fluid30单元适用范围不同,当半径比小于临界值时,相关频率应基于理论流体附加质量迭代计算。

静水中悬臂同轴圆柱壳的流固耦合振动分析

采用能量方法计算固定—自由边界条件下的同轴圆柱薄壳结构在水中的振动频率,通过假设振型来计算壳体和流体的能量,由Hamilton原理给出流体附加质量系数的表达形式并计算出振动频率,讨论了间隙因素对频率的影响.结果显示,本方法所得的解与由ANSYS方法得到的解符合较好.