某濒海结构振动特性及其振动控制实验

针对某大型半潜式濒海结构波激振动现象,分析了考虑流固耦合效应以后该结构的振动模态,找到了引起该结构发生波激振动的原因.为了控制其波激振动,应用深水调谐液体阻尼器方法对该结构的振动控制进行了实验.结果表明,该方法能明显抑制其主要模态（即第一阶模态）的振动,可以应用于该结构的振动控制.应用深水调谐液体阻尼器可以对某些濒海洞库防护门进行振动控制.     

埋地管线轴向振动特性的行波方法分析

考虑管-土及管-液间的相互作用,建立了埋地管线轴向振动的行波分析模型.由实验验证了行波方法的有效性,由数值算例研究了泊松耦合、连接耦合及土质条件对埋地管线振动特性的影响.算例结果表明,泊松耦合作用使系统在低频处出现了较多共振峰,忽略流体作用或仅将其视为固体填充物不能反映系统的该振动特性,系统频率的降低增大了系统在低频荷载作用下的危险性;由于流体边界的改变,连接耦合使系统各阶固有频率降低;随土体剪切刚度的增加,系统固有频率增大;土体阻尼可使系统振幅降低,但对系统频率影响不大.     

双塔设备在流动载荷作用下的振动测量和分析

选取某石化企业的双塔设备作为研究对象,将现场实测与流固耦合计算相结合进行振动分析,其中稳定塔高33 m,分馏塔高24 m,塔内气相介质为天然气,液相为烯烃.采用风速风向仪对塔设备上游的风速风向进行测量,用电阻式应变片测量稳定塔的轴向应变,用磁电式振动传感器测量塔设备振动速度和位移,得到了在内、外流动载荷作用下双塔设备的动态响应和固有频率.结果表明:该文所采用的流固耦合计算方法可有效评估塔设备的振动情况,为多塔设备的安全运行提供参考.     

基于流固耦合的客车风窗玻璃风致振动特性

采用流固耦合计算方法对客车聚乙烯醇缩丁醛(PVB)夹层风窗玻璃进行了数值模拟计算,获得了客车在高速行驶中风窗玻璃的风致振动特性,及厚度变化对风窗玻璃变形和应力的影响规律.研究结果表明,厚度减小,风压变形明显增大,但应力变化不规律.研究结果可以为高速客车及列车风窗玻璃优化设计提供相关理论基础.     

基础振动下电磁换向阀压力流量特性研究

针对基础振动对电磁换向阀压力-流量特性的影响,采用控制阀口压差模拟压力损失的方法,同时考虑基础振动引起的阀芯瞬态液动力和电磁力的变化,建立了基础振动下的电磁换向阀的数学模型和仿真模型,实验验证了模型的准确性,分析了基础振动参数和结构参数对阀的压力-流量特性和流量波动的影响。研究表明:小流量、低压降电磁换向阀对基础振动的顺应性较好;基础振动下存在压力-流量特性降低区域和流量波动失效区域,压差为0.7 MPa时的压力-流量特性降低区域是0.4MPa时的45倍;弹簧刚度小于5kN/m时,减小阀芯质量、增大阻尼系数有利于降低流量波动幅值。该研究对基础振动下电磁换向阀的选型和设计提供了一定的理论参考。     

套管柱-钻井液-水泥浆耦合系统横向振动特性分析

振动固井工程中利用激振器对套管柱进行激励使其达到共振效果,以此来提高固井质量,这就需要对套管柱-钻井液-水泥浆耦合系统进行模态和振动特性分析。针对这一问题,建立了套管柱-钻井液-水泥浆流固耦合模型,利用有限元分析软件ANSYS Workbench进行模态分析和振动响应分析,采用单因素分析法对其固有频率影响因素进行仿真分析。结果表明,套管柱在流固耦合状态下各阶固有频率低于无耦合时的情况,相同阶数下,模态振型基本相似;耦合系统横向振动频率随长度的增加而减小,随钻井液密度和水泥浆密度的变化较小,随温度的升高而降低;在较大激振力下,底端振幅较大。实际固井作业中,可以发挥大激振力和低频组合方式产生的共振效果,来提高固井质量。     

直井眼钟摆钻具纵向振动特性的实验研究

为了了解直井眼中底部钻柱的纵向振动特性,利用根据相似理论设计出的钻柱动力学模拟试验装置,对不同参数组合下的钟摆钻具组合纵向振动特性进行了模拟实验研究.实验结果表明,钻柱的纵向振动主要与转速和钻压有关.转速一定时,提高钻压有利于减轻钻柱纵向振动;钻压一定时,降低转速有利于减轻钻柱的纵向振动;当对钻具施加的名义钻压一定时,随着转速的增加,平均钻压有减小的趋势.另外,在减小直井底部钻柱纵向振动的问题上存在钻压与转速的优化组合.     

深水钻井工况下隔水管横向振动特性研究

目前,对隔水管的振动研究鲜有涉及深水钻井工况对其横向振动特性的影响。为此,采用牛顿法建立了隔水管横向振动流固耦合模型,利用微分变换法（DTM）对模型进行求解,分析了钻井液排量与密度、张力比、钻柱结构等因素对隔水管横向振动固有频率的影响规律。结果表明,钻井液的存在会减小深水隔水管横向振动固有频率;隔水管横向振动固有频率随钻井液密度的增加而降低,随张力比的增加而增大;钻井液排量和钻柱尺寸对隔水管的横向振动固有频率影响不大。该研究可用于指导深水钻井作业,优化深水钻井工艺参数。     

直井眼钟摆钻具纵向振动特性的实验研究

为了了解直井眼中底部钻柱的纵向振动特性,利用根据相似理论设计出的钻柱动力学模拟试验装置,对不同参数组合下的钟摆钻具组合纵向振动特性进行了模拟实验研究。实验结果表明,钻柱的纵向振动主要与转速和钻压有关。转速一定时,提高钻压有利于减轻钻柱纵向振动;钻压一定时,降低转速有利于减轻钻柱的纵向振动;当对钻具施加的名义钻压一定时,随着转速的增加,平均钻压有减小的趋势。另外,在减小直井底部钻柱纵向振动的问题上存在钻压与转速的优化组合。     

减振器对串联立管涡激振动抑制研究

基于Fluent软件,运用动网格技术及用户自定义接口编程,建立串联立管流固耦合模型,在考虑尾流干涉效应的前提下,分析减振器对串联立管涡激振动的抑制规律,并通过设计实验验证研究结果准确性。结果表明:减振器的存在改变了立管漩涡泄放频率,减振器尾角越小,漩涡泄放频率越小;当减振器尾角小于60°时,减振器对上下游立管的横向受力均有一定的抑制效果,当尾角大于60°时,减振器的涡激振动抑制效果不明显。     

水平弯管内水合物浆的流动特性

 为了掌握水平弯管内水合物浆的流动特性,采用基于颗粒动力学理论的欧拉双流体模型进行建模研究,其中RNG k-ε 模型用于模拟湍流运动,液固两相间的曳力体现相间耦合作用。结果表明,弯头处出现了明显的二次流现象,且速度最大值分布在偏向内侧横截面上;颗粒增大了管内水合物浆湍动能,并使弯曲段的浆液湍动能分布更均匀,弯管和水合物的存在对压能损失产生影响。在相同的水合物体积分数下,浆液压力梯度随平均流速的增加而增大;在相同的流速下,浆液压力梯度随水合物体积分数的增加出现了缓慢增长区、过渡区和快速增长区。为了对堵塞风险进行有效预警,除了考虑平均流速等因素,还需要从水合物生长过程中微观特性变化的角度对压降分区和流变多样性进行探索。     

考虑磁致伸缩效应的偏转式发电机的振动特性研究

为了提高风能利用率,解决现有开关磁阻发电机转子旋转的单一性问题,提出一种新型可偏转双定子开关磁阻式风力发电机。首先,基于电磁-固体力学模块,建立定子结构磁固耦合数值模型,对电磁场、磁通密度、磁致伸缩密度进行了理论分析。其次,采用有限元平台对发电机进行了直观建模,基于力学理论建立考虑磁致伸缩效应的电磁-固体力学基本方程。最后,通过有限元法对发电机内、外双定子以及转子自转、偏转进行磁固耦合仿真,得到应力分布及对应的振动位移。仿真结果表明:磁致伸缩效应下的振动位移属纳米级别且所受应力较小,对发电机运行影响可忽略不计。磁固耦合的分析方法可为分析电机振动、进一步优化发电机参数提供理论参考。     

纯弯矩作用下非贯穿直裂纹管局部柔度分析研究

基于应变能释放率原理与线性断裂力学理论,把裂纹与外力成任意角的非贯穿直裂纹管的裂纹截面划分为一系列独立的宽为dx的矩形微元体,按照平面裂纹梁理论计算每个矩形徽元体裂纹区域的附加应变能,并根据卡式定理积分得出总体应变能,推导了非贯穿直裂纹管在纯弯矩作用下的局部柔度方程.采用适应性Simpson方法编写了数值积分程序,并通...     

柔性压力管道甩击特性数值模拟

柔性压力管道作为一种重要的流体输送工具,以适用性强、安装快捷等特点广泛应用于临时或机动工程中,但随其耐压等级与额定流量不断提高,管道的振甩现象愈发突出,甩击事故时有发生,存在重大安全隐患。利用ANSYS Workbench平台对柔性压力管道脱扣断裂甩击行为进行数值模拟,研究了管道流速、流体物性参数、管道弯曲长度和弯曲半径、约束位置对甩击运动的影响。结果表明：管道的甩击运动具有很强的非线性特征,脱扣端的变形位移和甩击速度最大,固定端的等效应力最大;随管内流速增加,管道甩击的变形位移、甩击速度、等效应力增加,应变能呈高次方变化;随流体密度增加,管道甩击运动的主要参数都线性增加,流体黏度增加,管道甩击更加剧烈;管道长度越长,其运动周期越长;弯曲半径增大,管道甩击运动的主要参数都减小;而管道安全扣的约束位置主要影响了管道运行的长度和弯曲半径,从而对甩击运动产生影响,管道甩击振动由二阶模态主导。     

风力送丝系统中S型弯管内纯空气流的阻力受管形影响研究

为减少烟丝气力输送系统阻力损失以提高系统风力利用率，对系统中S型弯管的流场特性与阻力特性进行了研究．用Fluent软件模拟了纯空气通过S型弯管时管内流场特性及S型弯管内的压降，分析了弯管夹角（θ）、弯管曲率半径（r）与料管直径（D）之比对S型弯管流场特性及其压降的影响．研究发现，单位长度S型弯管的压降随弯管夹角及弯管曲率半径增大而减小，弯管夹角（θ）和弯管曲率半径（r）与料管直径（D）之比的最佳取值范围分别为θ≥75°和6≤r／D≤15．所得到的结论为优化设计S型弯管提供了参考．     

微角速度传感器在不同气压下的振动特性

研究振动轮式微机械角速度传感器在 4Pa到10 0 k Pa 气压范围内的振动特性。被测传感器的直径为1.3m m,厚度约 30 μm。用电容检测技术测量其振动信号 ,以获得传感器幅频、相频特性。试验得到了传感器两个振动模态的品质因数与气压的关系曲线 ,发现了传感器的非线性振动和模态耦合现象。弹簧的非线性弹性引起了非线性振动 ,振动方向不正交及电信号耦合导致了振动耦合现象。试验结果表明驱动梁为曲梁的传感器与直梁传感器相比 ,驱动轴非线性振动特性大大降低     

非线性耦合振动系统的频响函数

求系统的频响函数是研究非线性振动问题的一个关键。本文应用多尺度法通过消除摄动方程的永年项来获得频响函数。具体讨论了一个二自由度非线性耦合系统,求出了在不同主共振和内共振情况下的频响函数。     

柔性基础隔振系统功率流传递特性

柔性基础隔振系统是隔振降噪一种重要技术,而功率流方法是评价隔振效果的有效方法。通过研究柔性基础上多点支承隔振系统的功率流传递特性,得到了功率流传递公式,详细讨论了柔性基础隔振系统各结构参数,如基础刚度、隔振器刚度、机器质量、隔振器安装位置以及隔振器和柔性基础的阻尼对隔振效果的影响,给出了柔性基础隔振系统设计中结构参数选择的一般准则。     

排气三通管道分散流流动特性的数值模拟及分析

为减小排气T型三通管道中的局部压力损失,利用FLUENT软件对其分散流动特性进行数值模拟,分析支管与总管流通截面积比、夹角、质量流量比及流体温度对管道总压损失系数的影响规律。结果表明:总管流速和气体温度对总压损失系数影响不大,支管与总管质量流量比却对总压损失系数影响显著;分支管与总管夹角、分支管与总管流通截面比对总管-通支管总压损失系数的影响不明显,但对总管-分支管总压损失系数的影响显著。通过数值模拟和分析建议T型三通管推荐结构为分支管与总管夹角α=45°,分支管与总管流通截面比A3/A1的适宜范围为0.8~1。数值模拟结果与前人研究及试验结果比对,趋势一致,计算精度较高,可为类似汽车排气分流技术开发提供依据。     

沉没辊装置液固耦合数值模拟及振动实验

针对热镀锌线沉没辊装置出现剧烈振动的问题,基于湿模态的结构非完全液固耦合方法,数值模拟了装置在锌液中的振动模态,分析各阶振型及固有频率,并进行现场振动实验.锌液中沉没辊的局部振型改变轴承的装配关系,而在实测信号的时域波形中出现削波现象,表明锌液中滑动轴承存在碰摩;幅值谱中波峰对应的频率为45.05 Hz,与湿模态的第4阶固有频率接近且振型相似,表明实验中的装置主要以第4阶固有振动为主;液固耦合的非线性振动引起倍频振动;锌液流场的持续作用是导致幅值谱中波峰两侧出现边频带的主要原因.理论及数值分析与实验研究有显著的关联性,结构非完全液固耦合方法能有效应用于工程实践.