平面直升闸门流固耦合振动同步测试模型试验研究

采用三维PIV测速系统和多通道振动数据采集系统,同时监测平面直升闸门在下游淹没出流条件下,水流流场分布及闸门振动参数.结果表明：相同工况下,当闸后漩涡顺水流方向越靠近闸门,此方向的振动位移将达到最大值,峰值比振动位移的均值高出3倍-4倍,离漩涡中心纵坐标越近的测点,其振动参数的峰值较大.随着闸下水流平均流速与湍动能的增加,对同一测点,闸门振动加速度、速度以及位移的峰值都是沿着水流正方向或水流负方向逐步增加的.闸门底缘附近振动的幅度与闸门开度密切相关,闸门开度达到一定值后,对闸门振动已无较大的影响.试验的结论为探索闸门振动机理提供了依据.

航空弯曲液压管路流固耦合振动频响分析

针对航空弯曲管路,建立其流固耦合14-方程模型,并利用拉氏变换将其变换至频域进行求解;对含单个弯管的管路,利用14-方程分析在管路长度变化及不变化时,弯曲参数对管路频域响应的影响规律;同时,对含2个弯管的管路,分析不同跨度时,弯曲参数对管路固有频率的影响;最终,通过模态敲击实验,验证仿真的准确性。经过上述分析,得到以下结论:弯曲角度对管路固有特性影响较大,弯曲角度越小,管路固有频域越高,然而,弯曲半径的影响在于是否会造成管长变化,通常情况下,弯曲半径的增加会导致管路长度增加,从而导致其固有频率降低。

传输管道流固耦合振动的模态分析

通过线性化假设，并进行Ｌａｐｌａｃｅ变换，导出了流体的流量、压力与管道的应力及位移之间的网络模型，通过求解特征根和特征向量建立起其传递矩阵，在该模型的建立中，首次考虑了频率相关摩擦项的影响，对仿真精度有较大的提高。另外在空间管的节点耦合中，给出了两次坐标变换的方法，解决了空间管道的通用耦合算法，甚至可用于空间曲线管路的近似计算。大量的试验结果与仿真结果的比较证明了该方法的正确性。

输流管道非线性流固耦合振动的数学建模

本文利用 Hamilton变分原理和变形体内流体运动的 N- S方程建立了描述输流管道非线性流固耦合振动的控制方程 ,形成描述弱约束管道 ,输送可压缩流体、具有定常或非定常流动状态系统的非线性 4-方程模型。模型全面考虑了管道中流体的喘振特性 ,并包括了各种耦合机理。通过对现有代表性模型的讨论和比较可以看出 ,本文导出的全耦合 4-方程模型是目前较完善的描述输流管道流固耦合运动的非线性动力模型。

管材参数对输液管流固耦合振动的影响

采用特征线法对一蓄水池-管道-阀门(RPV)系统的流固耦合振动响应进行了数值计算,研究了管道结构阻尼、管材泊松比以及管道壁厚管道材料对系统振动响应的影响。结果表明:随着管道结构阻尼的增大,管壁本身的振动受到抑制;当管道结构阻尼大于某一临界值时,系统的振动能量主要集中在液体里,造成液体压力能的升高;随着泊松比的增大或管道壁厚的增大,液体的压能增大,管壁的轴向振动强度降低。

输液管道流固耦合振动的数值分析

采用特征线法对输液管道流固耦合振动问题进行了数值分析研究。数值分析采用14-方程模型,为了提高数值分析精度,对传统特征线法进行了改进;给出了时间步长Δt和管道分段数N的确定条件,提出了自适应网格加密的方法来修正空间步长Δz以便更好地捕捉边界处液体压力的波动。对一典型液压系统的耦合振动响应进行了数值仿真,数值结果与实验结果吻合较好,证明了该方法的正确性和有效性。

双弹性管流固耦合振动的数值模拟

为研究反应堆结构中诸如燃料棒、蒸汽发生器和其他换热器等管束类结构的流固耦合振动问题,利用有限体积法离散大涡模拟的流体控制方程及有限元方法离散结构动力学方程,结合动网格技术,建立了三维流体诱发弹性管束振动的数值模型,实现了计算结构动力学与计算流体力学之间的双向耦合。得到横流作用下单管的振动响应,并与已有的实验数据比较,证明了本文模型的合理性;对横流作用下的两串列管、两并列管的流固耦合振动进行了数值模拟,着重研究了节径比为1.2、1.6、2、3、4的两弹性管在不同流速作用下的动力学响应及流场特性;得到串列管、并列管的临界间距与临界流速。

侧风环境下列车高速通过站台的流固耦合振动

为了考察侧风环境下列车能否临靠站台高速安全通过,采用列车空气动力学和列车系统动力学相结合的方法,通过侧风与列车的流固振动分析获得列车姿态的变化;考虑侧风作用下,列车的姿态变化和轨道几何不平顺的影响,分析了侧风环境下,列车临靠站台高速通过时的气动响应.计算结果表明,与无风环境尾车易与站台碰撞不同,在6 m/s侧风环境下,当列车以350 km/h的速度临靠站台通过时,车头前端是离站台最近的位置.

空间复合材料加筋板流固耦合振动分析

本文用结构有限元与流体边界元方法研究了空间复合材料加筋板结构的流固耦合自由振动，推导了用于结构分析的分项插值型复合材料八节点板单元和三节点梁单元，以及用于流场分析的线性边界单元。用修正的RIRZ向量法与波前法相结合的方法求解特征值问题，避免了因附连水质量引起的结构质量矩阵为满阵的内存困难和非对称矩阵方程约化困难。算例表明，附连水质量对复合材料结构的动力特性影响要比各向同性材料严重得多。

箱型船模底部板架流固耦合振动试验研究

对钢质箱型船模底板及板架进行了干模态和湿模态试验（包括单面附连水的模态和舱内有液体时的模态），通过试验结果和计算结果的比较，得出了对工程计算中如何处理舱内水问题的相关结论。

两端简支输液管道流固耦合振动分析

根据Hamilton原理推导出流固耦合自由振动变分方程,采用直接解法求解自由振动的固有频率、临界流速和临界压力的解析解表达式。讨论了流速、压力和简支长度的变化对管道固有频率的影响,分析了简支长度和压力的变化对临界流速的影响。

浅水域结构流固耦合振动的固有频率计算(英文)

本文首先建立了浅水域声学边界元方程和相应的FEM/BEM耦合振动方程,探讨了水深对结构振动固有频率和振型的影响,流体可压缩性对结构振动固有频率的影响。研究结果表明:水深变化对结构固有频率有影响,随着水深减小,结构固有频率降低,特别是当水深与结构浸深接近时,水深变化对固有频率影响极大,且振型顺序也可能发生变化;而流体的可压缩性对于浅水域结构固有频率影响不大。

输水管道流固耦合振动数值计算

采用特征线法对输水管道流固耦合振动响应进行数值计算,管道的运动采用4-方程模型描述。研究管道分段时所采用的波速对数值计算结果的影响,以及管道结构阻尼对系统响应的影响。结果表明:采用特征线法求解输水管道系统流固耦合振动响应时,应采用最小波速对管道分段;管道的结构阻尼对系统响应的影响大于液体与管道之间的摩擦阻尼,可以使系统的振动快速衰减。

一端固定一端简支输流管道流固耦合振动分析

根据Hamilton原理,建立了一端固定、一端简支输液管道的流固耦合振动控制方程,采用直接解法解出了管道自由振动的固有频率、临界压力和临界流速的表达式。对某采油树管道进行了流固耦合振动计算,分析了流体的流速和压力对管道固有频率的影响,得到了固有频率、临界压力和临界流速与管道长度、流体压力和流速之间的关系曲线。

复合材料船体板条梁结构的流固耦合振动分析

对液面上的复合材料船体板条梁结构，考虑横向剪切变形的影响以及流固耦合效应，导出结构振动时流体作用力的解析表达式；将板条梁的有水振型展开为Ｆｏｕｒｉｅｒ级数形式，用Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｒｉｔｚ方法求解．讨论了不同材料时的铺层角度、铺层数目以及流场深度等因素对振动频率的影响．

基于Euler-Bernoulli梁模型输流管道流固耦合振动分析的快速算法

根据Ham ilton变分原理导出了基于Eu ler-Bernou lli梁模型的输流管道流固耦合振动的变分方程,采用快速算法求解了耦合系统自由振动的固有频率、临界流速和临界压力,讨论了支撑刚度、流体流速与流体压力对耦合振动的影响,验证了该算法的准确性。研究结果表明,输流管道的固有频率、临界流速和临界压力随支撑刚度的增加而提高,而固有频率则随临界流速、临界压力提高而降低。文中算例则表明该快速方法具有计算准确、高效便捷的特点,为工程上输流管道的快速设计提供了有力工具。

可压缩流固耦合振动问题特征值分析的矩阵摄动法

在考虑流体的可压缩性时，流固耦合结构的动力学振动微分方程的系数矩阵将是不对称的．将流体自由度凝聚在固体位移上之后，获得了一个具有对称系数矩阵的非线性特征方程．然后采用矩阵摄动理论给出了这一特征问题的渐近解．

管道结构的流固耦合振动研究

研究了工程中的弯管、直管结构在简支梁支承和非线性简支梁支承下的流固耦合振动问题,通过计算求得了使结构失稳的流体的临界流速。

复合材料加筋结构的流固耦合振动及动力响应分析

本文通过引用阻尼单元刚度阵法，并用结构有限元与流体边界元相结合的方法对复合材料结构的流固耦合振动及动力响应问题进行研究，较好地反映了复合材料结构动力响应特征。采用修正的ＲＩＴＺ向量法和Ｎｅｗｍａｒｋ直接积分法求解振动及动力响应问题，避免了质量阵因附连水质量阵不对称而引起的求解困难。作为数值分析例子，文中分别计算了船体悬臂板与加筋板结构的自由振动与动力响应问题，并对一复合材料舱段进行了水下爆炸当量载荷的振动与响应计算。

背压脉动引起的超声速进气道流固耦合振动分析

冲压发动机燃烧室压力脉动对进气道形成背压脉动,影响了进气道内流动的稳定性。采用数值仿真方法,研究了背压脉动作用下超声速进气道内非定常流动与局部弹性壁板的流固耦合振动问题,分析了壁板阻尼对进气道流固耦合振动问题的影响。结果表明,弹性壁板振动形成了"动态空腔"效应,大幅降低了激波串振荡幅值,增加了非定常流动稳定性。其中,无阻尼弹性壁板模型的激波串振荡幅值下降为刚性壁板模型结果的45.6%。通过增加壁板阻尼的方式,能够增强壁板振动的"动态空腔"效应。当刚度比例阻尼系数为10^(-4)时,激波串振荡幅值降为刚性壁板模型结果的43.7%。