一种基于表面涡方法的流体诱导管束振动计算模型

为了研究热交换器中管束的流体诱导振动问题,提出了一种基于表面涡方法的圆柱绕流计算模型,包括分离点计算模型和流固耦合模型.利用这一模型,分别模拟了Re为2.67×104时单个刚性圆柱和弹性圆柱的流体诱导振动问题,并计算了圆柱的振动响应、流体力、振动频率和涡云图等.计算结果反映了流体绕刚性圆柱流动的主要特征,以及弹性圆柱流体诱导振动的限幅和非线性(共振区)特性,所得到的平均阻力系数、升力系数、斯德鲁哈尔频率和最大振动幅值与相关文献中的实验结果具有很好的一致性.该模型具有简便、快捷以及能够对亚临界雷诺数下的流体诱导振动问题进行计算等优点,为多圆柱流体诱导振动问题提供了一种新的计算模型.     

喷流流量计研究的新方法

讨论了在研究喷流流量时提出的一种研究方法，即从能量的转换角度来研究流体流速与流体振动频率间关系。推证并给出了表示流体速度与频率间关系的表达式，最后还给出了实验数据并进行了讨论。     

低雷诺数下流致振动能量收集模拟研究

利用流致振动现象进行能量收集作为一种新的获能方式,具有无污染、获能效率高、对工作环境适应性强等优点.通过在刚性阻流体后方的涡流场中设置压电悬臂梁来俘获流致振动能量,运用流固耦合算法,对低雷诺数下基于流致振动的能量收集进行了数值模拟,研究了阻流体截面形状、压电悬臂梁-阻流体间距以及悬臂梁长度等因素对压电悬臂梁俘能效率的影响,定量分析了压电悬臂梁的获能大小、振动幅度和频率,通过分析不同工况下压电悬臂梁的振动特性和流场的特征,揭示了流致振动俘能的力学机理.     

压电双晶片弯曲振动频率方程及其位移解

利用小挠度理论推导设计压电双晶片弯曲振动的频率方程,得到其弯曲振动位移解.利用有限元方法计算压电双晶片弯曲振动的谐振频率.对研制的压电双晶片振子测得其谐振频率,测试结果与有限元计算结果、利用压电方程和小挠度理论推导的频率方程求得的结果相吻合.这说明,所推导的频率方程可于设计自由边界压电双晶片振子.     

输液管道结构横向振动问题的粘性效应

针对在输液管道结构中粘性项对横向振动问题的影响是否可以忽略的问题,采用微元法建立数学模型,得出简支梁情况下侣的频率解,最后算例结果表明流体粘性对管道的振动频率的影响是可以忽略不计的.     

高雷诺数下双圆柱绕流诱发振动的数值模拟

基于表面涡方法研究了不同间隙比及归一化阻尼参数下,串列和并列双圆柱的流体诱导振动问题,并计算了圆柱的振动响应、流体力、振动频率等.结果表明:圆柱为刚性时的计算模拟结果与相关文献的实验结果吻合良好;在文中的研究条件下,串列双弹性圆柱具有屏蔽流的特征,涡脱落频率比刚性圆柱的大,其值主要取决于归一化阻尼而非间隙比;流体从并列双弹性圆柱分离的涡是对称的,与并列双刚性圆柱相比其平均力系数略小,但由于流体诱导振动造成的脉动力系数较大,故流体诱导振动对并列圆柱的动态响应有重要的影响.研究结果为亚临界雷诺数范围内热交换器管束的复杂流体诱导振动等问题提供了一种可能的计算方法.     

单列圆柱流体诱导振动数值模拟研究

基于表面涡方法和流固耦合模型,研究了雷诺数为2.67×104时的单列圆柱流体诱导振动问题,并计算了涡云图、流体力、振动响应、涡脱落频率等.计算模拟结果很好地重现了刚性单列圆柱在小间隙比(1.5)下以宽、窄尾涡交替和多频为特征的非均匀流态,以及间隙比为2.0时的涡脱落现象.此外,还研究了单列自由振动的弹性圆柱在间隙比为2.0时的流体诱导振动问题,结果表明:在大振幅条件下,流体诱导力在x方向和y方向有较强烈的耦合;随着振幅的减小,x方向振动对y方向振动的影响可以忽略,可采用单自由度的动力学模型假设进行计算.     

基于动态刚度阵法的加筋板间能量流研究

采用动态刚度阵法研究耦合加筋板间的能量传输关系.首先以带加筋的中厚矩形板为研究对泉,推导了加筋板的动态刚度阵,为动态刚度阵方法提供了一种新单元.板的运动微分方程由Mindlin厚板理论给出,同时还考虑了板平面内的振动.对于板上加强筋的处理,则通过Hamilton原理对板的运动方程作相应的修正,最终得到加筋板的运动微分方程.而方程的解析解直接用于单元刚度阵的推导,所得加筋板单元的动态刚度阵结合均方响应表达式印可计算出加筋板的平均振动能量.最后以L形耦合加筋板间为例,采用动态刚度阵法计算其在中高频区域内的振动能量比,并通过与统计能量分析方法和有限元方法的计算结果比较,验证了方法的可行性和高效性.     

低温下含多硝基烷基的四种炸药材料的能量迁移率与撞击感度

采用密度泛函理论中的B3LYP方法,取6-31G(d)基组,对含多硝基烷基的四类炸药分子的结构、能量和红外振动频率进行了分析计算和理论归属.以分子晶体含能材料多声子迁移理论为基础分析了各个分子的门模式振动频率,计算了含多硝基烷基的硝铵炸药、脂类炸药、苯酸盐炸药和芳香族炸药材料共19个分子与硝基相关的门模式振动的能量迁移率,发现材料分子在与C-NO2有关的门模式振动频率上的能量迁移率与材料的撞击感度实验值没有统一的相关关系,只有在分子的化学结构相似或相同的同一类别内部,材料分子与CNO2有关的门模式振动的能量迁移率与材料的撞击感度实验值才有较好的关联关系.因此可以认为:低温下理论地计算材料的能量迁移率预测其撞击感度的方法只适用于分子结构化学类别相同的材料.     

轴向振动对液压胶管出口压力波动影响

为了提升和改进硬岩掘进机工作时液压胶管内流体能量的传递特性,基于复合材料层合板理论和流固耦合理论,建立了缠绕式胶管轴向振动流固耦合模型.仿真和实验研究了振动参数、结构参数和流体参数对胶管出口压力波动影响.研究结果表明:当基础振动频率在40Hz附近时,出口压力波动幅值最大,此时激振频率接近胶管固有频率,出口压力波动幅值在一定范围随振动幅值呈线性增长;胶管长度对出口压力波动影响强于胶管内径;随着流体流速增加,胶管出口压力波动幅值逐渐减小,流体黏度对压力波动影响较小.     

水流作用下圆柱体的涡激振动分析

以弹性支承的刚性圆柱体为研究对象,把流体对结构的作用力分成升力FL和流体反力FR两部分,建立了一种分析圆柱体涡激振动的方法。该方法把结构振动的微分方程转化为振幅与频率的代数方程,并给出了流体力系数的经验公式。实例计算表明,圆柱体的涡激振动主要受无量纲参数折算速度的控制,一般在折算速度Vr为4.0—9.0时,发生频率的锁定现象。该方法是预测圆柱体涡激振动的一种实用方法。     

电场对量子阱中弱耦合磁极化子性质的影响

采用线性组合算符及幺正变换的方法研究了电场对量子阱中弱耦合磁极化子性质的影响.得出了磁极化子基态能量与振动频率、阱宽、外加电场强度之间的关系.数值计算表明:对于弱耦合磁极化子,振动频率随磁场强度的增大而增大;基态能量随着阱宽的减小而增加,并随着外加电场强度的增加而增加.     

基于能量法的单层固支碳纳米管频率预测

以非局部弹性理论为基础,同时考虑碳纳米管小尺度效应,采用欧拉-伯努利梁模型建立有外加预应力情况下单层碳纳米管的动力学控制方程,并给出其振动频率精确解,进而基于能量法给出单层碳纳米管振动频率近似解,最后通过具体算例将其精确解与近似解进行比较。结果表明,外加预应力的大小、碳纳米管模态数以及小尺度参数均影响单层碳纳米管振动频率预测值的准确性。     

水平激励下钻井船矩形月池的水动力特性研究

研究了具有矩形月池的钻井船在小幅水平横荡简谐运动激励下的辐射问题.利用简化的底部边界条件,基于线性势流理论建立了钻井船月池二维流体运动方程,利用Galerkin方法求得月池内流体速度势,得到月池对船舶的附加质量表达式.利用半解析解,研究了月池的水动力特性及月池参数对船舶水动力参数的影响.以边界元方法建立具有矩形月池结构的钻井船数值模型,数值模拟结果与半解析解进行对比验证.结果表明,在激励频率穿过月池内流体的固有振动频率时,附加质量会依次出现正、负峰值;自由液面及月池底部无量纲速度分布受激励频率及月池无量纲水深的影响较明显;在不同无量纲水深下,半解析解与数值模拟结果吻合较好.     

液压模锻锤振动分析

本文通过分析对击式锤的打击过程和能量变化,建立了液压锤振动的力学模型.利用微型计算机求出了63~(Kg-M)液压锤振动位移、速度、加速度的数值解.并通过实际测试,测定了63(Kg-M)液压锤底座振动加速度和振动频率.与相同能量的空气锤比较,液压锤所产生的振动要小得多,具有减振的优点.     

含MR阻尼器的简支梁振动响应分析

基于由粘性阻尼和回滞阻尼组成的阻尼模型,对磁流变(MR)流体的动力学特性进行了研究.应用迭代摄动法讨论了含有MR阻尼器的振动系统的非线性频谱并且给出了带有MR流体阻尼器梁结构的计算结果,并应用Newm ark数值积分方法分析了带有MR阻尼器梁结构的多自由度振动系统在不同磁场强度和激励频率作用下的位移响应情况.结果表明,系统的刚度和响应的变化可以通过外加磁场强度来控制,随着磁场强度的增加,响应幅值减小,结构的刚度变大.     

黏性流场中圆柱壳结构的振动能量流输入特性

以周向分布线力作用下,浸没在黏性流场中的无限长弹性薄圆柱壳为研究对象,分析流体黏性对黏性流场-圆柱壳耦合系统的振动能量流输入的影响规律,考虑周向分布线力作用下,薄圆柱壳壳体与由有黏、可压缩流体组成的流场之间的相互作用.首先采用Flügge薄壳理论分析壳体结构振动,然后把线性化的连续性方程、线性处理后的纳维-斯托克斯方程和小振幅波动下的状态方程结合起来得到了黏性流场中的声波波动方程,进而根据声场与圆柱壳外表面的运动协调条件推导得到耦合系统的声振耦合方程,提出了相应的数值计算方法,并与理想流体中的特性作了对比,研究了流体黏性对黏性流场-圆柱壳耦合系统的振动能量流输入的影响规律,为水下结构的减震降噪提供理论依据.     

四辊轧机横向振动固有频率的研究

本文按非对称六自由度动力学模型研究了四辊轧机横向振动固有频率的计算方法。文中将轧辊作为变断面的弹性体,用能量法解决了轧机横向振动模型中各质量和刚度的计算问题,给出了四辊轧机横向振动固有频率的计算公式。实验表明,由本文方法得出的基阶频率的理论值与测实值极为相近。     

带浮筏装置的船舶结构水下声辐射计算及分析

针对带浮筏隔振装置的机舱段,从声辐射的指向性、声辐射功率以及场点辐射声压、声强的角度出发,采用有限元和边界元相结合的方法,计算分析了船舶结构在水中航行时,由船舶辅机的振动引起的船舶壳体的辐射噪声特性,并考虑流体与船舶结构的流固耦合问题,计算结果表明,船舶结构的振动辐射噪声有着很强的指向性,频率越高,指向性越强,辐射声压随着传播距离的增加而迅速下降,下降的梯度与激振频率、场点的远近有关.     

换热器直管自振频率的研究

管壳式换热器会因流体流动引起管束的振动而导致严重的破坏。在设计换热器时,为了解决流体诱导的振动问题,必须预测管子的自振频率。本文提出一种计算换热器管子自振频率的新方法。把换热器管子当作连续梁,中间折流板视为简支,两端视为固定端由管板固定。计算结果与试验数据表明,本文所述方法可用于计算多跨不等跨长管子的自振频率,并且具有精度高、比现有公式应用范围广和便于手算电算等优点。