基于流-固耦合的固定-自由立管三维数值模拟振动特性分析

长沙矿山研究院有限责任公司研发的液位测量装置整体结构为立式管状结构,工作时装置处于矿浆之中,浮选槽环境对其机械结构施加多种载荷。针对该装置处于流体环境中的振动特性,基于有限元方法展开研究。根据该液位检测装置实际环境,建立了简化的一端固定一端自由的三维立管绕流模型。对简化后的长径比为78.125的流固耦合系统,分别建立了壳单元模型与实体单元模型,并对两模型数值模拟结果进行对比,得到了壳模型可以较好地适用于该系统的结论。选择壳单元模型进行模态分析,得到了该立管的前10阶模态振型及模态频率。计算分析了不同矿浆流速对立管的振动特性影响。