文档介绍：第%’(1—%%%! U /V
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第 4 期 WXKK5K C5/RY I-CRY 988K%$$’— 16(% !"
输流管道流固耦合振动频域分析的传递矩阵法
徐学珍, 杨柯, 张立翔
& 昆明理工大学电力工程学院,云南昆明’($$(% ) )
摘要:在* + ,-. 法的基础上,提出了一种求解变径输流管道在流固耦合条件下振动频域解的传递矩阵法。方法简单明了,可扩展
到更复杂的管道系统。文中给出了计算,通过和已有成果以及试验比较,证明了所提出方法的有效性和正确性。
关键词: 管道; 流固耦合; 传递矩阵法
中图分类号: /0%1%2 1 3 1;/0%14 文献标识码: 5 文章编号: %$$’+ 16(% &!$$$ )$4 + $$!" + $4
% 前言法& 7R,) 的传递矩阵,他建立的模型考虑了频率相
水力暂态诱发管道振动,振动又诱发新的水力关的阻尼,试验装置是一根垂直放置长!$ J、内径
暂态,这一耦合的动力学过程称为输流管道流体结 S$ JJ 的* + 型充水钢管。
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构相互作用,简称 789。789 现象是输流管道固有的 TP:#O S + %$ 提出了基于采用拉普拉斯变换的
力学特性,研究管道中 789 现象对了解系统动力学* + ,-. 法,十分成功地解决了单管 789 问题的频
性态,稳定系统运行、提高运行可靠度、避免管道出域分析。
现超常压力、应力、振动噪音等具有重要学术及实用传递矩阵法的特点是将系统划分成若干管段,
价值,在航空航天、石油化工、水利电力、液压传动、把各截面处变量组成一状态问题,通过传递矩阵建
城市供排水等众多的工业领域中具有重要的意义。立描述系统运动的传递方程,实现系统分析,/,,
流固耦合振动是弱约束输流管道固有的力学现象, 在时域分析中已有成功的运用,许多学者都试图将
其耦合振动的机理一般可归结为摩擦耦合、泊松耦传递矩阵法推广应用于 789 频域分析[%%],但由于 789
合、节结合部耦合等三种形式[%]。问题的特殊性,这些推广应用或者只是一种应用假
输流管道频域分析方法一直受到广泛重视, 设,无法给出算例,或者无法表现各种耦合机理。文
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*:;<:=> 变换成为频域分析普遍采用的数学工具。献%! 虽给出了输流管道 789 在频域中的传递矩阵
?@>A><B#[!]建立了经典水锤各种管道拓扑形式下的式,但也未得到更进一步的计算和结论。本文在* +
传递矩阵,并作了较为全面的分析研究。CB<DB#E@#[1] ,-. 法的基础上,利用传递矩阵法分析变径管道
导出了可考虑 FG#=HB@# 耦合的轴向、横向和扭转运 789 系统的频率响应特性,并给出了求解算例。
动的传递矩阵,但没有考虑 ******@BEE@# 耦合和摩擦耦
合,其模型通过% J 长的充水* + 型管作了试验验! 变径管道的传递矩阵
证。K:#L:DD:M: :#N I>MM>BM:[4]导出了描述直管和弯为了方便说明所研究的变径管道问题,将管道
管运动的传递矩阵,得到的模型可考虑 FG#=HB@# 耦简化成如图% 所示的由 K 个管段组成的阶梯形系
合,但不能考虑 ******@BEE@# 耦合和摩擦耦合。N> F