基于功率流的鼓风机隔振参数研究

应用功率流理论对鼓风机隔振系统中的参数对基础振动的影响进行研究。将鼓风机隔振系统简化为单层隔振系统的功率流隔振模型,依据电-力类比的方法,通过编写的Matlab应用程序,计算并绘制了质量块质量变化和基础区域面密度对传递到基础的功率流和振动速度的影响曲线。研究表明:增加质量块质量对基座振动速度和功率流有明显地降低,增加基础区域面密度有利于隔振。     

复杂应力对结构功率流的影响

基于Kirchhoff平板理论,利用特定阶模态的正交性推导含复杂应力的结构功率流解析式,用于计算含任意分布应力的结构功率流,并通过数值算例验证了所推导的结构功率流解析式的正确性.同时,利用结构功率流解析式分析某焊接平板的复杂应力对结构速度场和内力场以及功率流的影响.结果表明,复杂应力对焊接平板功率流的影响比对其速度场和内力场的影响更大.在实际工程的振动预测及控制中,应考虑应力因素的影响.     

TBM空间管道动态特性分析

针对硬岩掘进机(TBM)工作过程中产生的强振动会改变空间管道动态特性的问题,基于流固耦合理论和有限元方法建立基础振动下空间管道的双向流固耦合仿真模型,并通过实验验证仿真模型的正确性。对有无基础振动下空间管道的动态特性进行对比分析;研究不同振动参数和结构参数对空间管道动态特性的影响规律。研究结果表明:随着基础振动频率增大,管道最大应力和出口压力波动幅值先增大后减小;随着基础振动幅值增大,管道最大应力和出口压力波动幅值均增大;随着管道曲率半径和中间直管长度增大,管道最大应力逐渐增大;随着管道内径增大,管道最大应力逐渐减小。     

桅杆结构中纤绳的参数振动

以桅杆结构中的纤绳为研究对象，建立了在一端运动下纤绳的非线性振动理论模型，并用数值方法分析了其参数振动特性。研究表明，纤绳倾角，预拉应力、阻尼比和激励振幅对纤绳的参数振动产生着重要影响。     

铝合金薄板结构多模态随机振动疲劳分析

基于数值方法分析了铝合金薄板在共振和非共振状态下的动态响应,结合Dirlik疲劳寿命估算方法,确定振动应力是影响结构振动疲劳寿命的主要因素.利用数字图像相关技术,通过随机振动试验验证了数值计算动应力的准确性,研究了结构在多模态随机载荷激励下的振动特性,发现高阶模态载荷会影响结构振动疲劳损伤,引起结构振动疲劳寿命的急剧降低,并分析了产生这一现象的原因.     

基于流固耦合的水下发球管汇力学及振动特性分析

水下发球系统具有可利用生产流体发球、不停井发球的优势,在现阶段与未来海洋油气开发具有广阔的应用前景。水下发球管汇结构复杂,存在多处弯管、变径三通,生产流体压力高,而发球流程工艺引起的管汇结构变形与振动情况尚不清晰。本文采用数值模拟的方法,计算了某水下发球管汇在发球工况中,流固耦合条件下管汇结构的位移、应力分布及振动情况。发现阀门的开关瞬间是压力变化幅度最大的特征时刻,也是引起管道位移、振动情况最严重的特征时刻; 明确了管道结构风险位点为管汇结构末端,最大位移约为5.69 mm,主要由X方向贡献,最大等效应力为233.13 MPa,主要集中分布在T型管、弯管内侧处;提出了针对性的优化支撑方案,管汇结构最大位移降低至3.53 mm,低阶模态频率增幅约为1.74%~20.54%,说明管汇结构的安全性得到了提高。所得结论可为水下发球管汇的设计、运行提供理论依据。     

管道设计中关于管道应力的分析与考虑

管道应力分析应保证管道在设计条件下具有足够的柔性,防止管道因热胀冷缩、管道支承或端点附加位移造成应力问题。在管道设计中,一部分管道是必须进行应力分析和计算的;而不需要应力分析计算的管道又分为两部分,一部分根据经验或者已经成功的工程实例,在管道设计中加上相应的弯管、膨胀节等来避免,从而不需要应力分析计算,另一部分管径小、管道长度短、常温常压、非易燃易爆或有毒介质、不连接动设备且不产生振动的管道不需要应力分析计算。     

动静干涉下压气机叶轮气动激励与振动分析

为研究离心压气机叶轮的气动激励特征及激励作用下的振动特征,建立了单向瞬态流固耦合模型进行计算分析.利用模态分析确定了叶轮的共振工况,在此工况下进行单向瞬态流固耦合计算.讨论了叶轮与进气弯管和出口蜗壳发生动静干涉时,其表面非定常气动激励的时域与频域特征,并进一步讨论了叶轮在此气动激励下振动时的时域与频域特征.结果表明,叶轮共振时的主要振动分量是基频与共振频率处的振动分量,共振频率处较小的气动激励引发了较大的振动幅值;长叶片吸力面前缘等位置处动应力及离心应力较大,是疲劳失效危险点,叶轮易从此处萌生疲劳裂纹并发生疲劳断裂.      

悬臂式调谐质量阻尼器抑制管道振动研究

基于调谐质量阻尼器(TMD)的结构振动控制机理,将调谐质量阻尼器应用到管道的振动控制中。针对传统弹簧结构无法满足高频振动下调谐质量阻尼器刚度设计要求的问题,设计了一种便于安装的圆形截面悬臂式调谐质量阻尼器,其周向对称布置式结构可以对管道各个方向下的振动进行控制。理论推导并对比了传统悬臂梁和悬臂式TMD固有频率的计算公式,计算得到300Hz对应的悬臂式TMD结构参数,并利用Ansys模态分析对设计参数的准确性进行了验证。最后建立了激振器-TMD高频振动实验台装置,对悬臂式TMD在300Hz左右的减振特性进行了实验,结果表明设计的TMD能够有效抑制300Hz左右的高频振动,且有较宽的减振频带范围。     

含粗骨料膏体输送管道磨损机理及参数优化

为探究不同管道参数对管道磨损的影响,并对管道参数进行优化,运用响应面法(RSM)开展含粗骨料膏体充填管道输送的数值模拟研究,基于RSM试验结果分析单因素和多因素耦合对管道磨损的影响,并运用MATLAB对管道参数进行优化。研究结果表明：在单一影响因素下,管道参数对最大磨损速率的影响程度从大到小依次为管径、弯径比、弯管角度,而多因素交互影响下管径和弯径比的交互影响起决定性作用。在试验设计范围内最优管道参数如下：管径为198.05 mm,弯管角度为84.50°,弯径比为4.57。     

单弯管系统直管段振动特性实验研究

单弯管作为管路系统的基本结构,其振动会影响管路系统的使用寿命。为了研究单弯管系统的直管段振动特性,针对管路系统的实用性,参考Davidson单弯管模型采用实验的方法建立单弯管测实验台架。通过改变压力、流量和弯管角度,获得单弯管系统直管段关键部位的应变和振幅变化规律,总结单弯管系统直管段的振动特性。由实验可知:同一工况下,90°单弯管系统直管段中点振幅分别比45°和60°的增大了约22.9%和92.3%;单弯管系统直管段最大应变发生在直管两端固定支撑处,同时直管中点应变也较大;60°单弯管系统直管段关键部位的应变及振幅相对45°、90°的更小,且波动性小,比较稳定,压强变化对其的影响也最小。     

基于遗传算法的直埋供热弯管的优化设计

直埋供热管道弯头的设计过程是一种试算的过程,即给定曲率半径和壁厚等参数来进行应力验算,直到应力验算合格为止。提出以曲率半径、壁厚和强度条件等作为约束条件,以弯头成本最低为目标函数,进行弯头的优化设计。通过对DN=1 000 mm以下各种规格管道的优化计算,得出了两臂无限长水平弯头的最优曲率半径和最优壁厚,得到了直埋弯头采用遗传算法进行优化设计的结论;且应用惩罚函数法来处理非线性约束问题,收敛稳定一致,收敛速度快。"遗传算法"应用到直埋供热管道弯头的工程设计计算中,不管弯头尺寸是否受到严格的场地限制,均可优化设计,既增强了弯头布置的灵活性,也提高了弯头的可靠性,降低了工程投资。     

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。     

管路减振用磁流变阻尼器设计与性能研究

针对流体动力管路减振降噪需求,提出了一种应用于流体动力管路振动控制的双出杆剪切阀式磁流变阻尼器设计方法.以磁流变阻尼器Bingham模型为基础,将磁流变阻尼器结构设计与磁路设计相结合,推导了阻尼器结构参数的计算公式.采用COMSOL对磁流变阻尼器电磁场进行了仿真,并计算了磁流变阻尼器在不同控制电流下的剪切应力.根据所提出的磁流变阻尼器设计方法及管路振动控制需求,研制了磁流变阻尼器样机,并对样机进行了动态力学性能测试.测试结果表明:磁流变阻尼器性能参数与理论设计要求基本一致,证明了该设计方法的正确性和可行性,并且采用该优化设计方法能够简化磁流变阻尼器设计过程和减小磁流变阻尼器体积.      

流体参数对航空发动机液压管路振动特性的影响

考虑了黏弹性系数和脉动流因素,采用牛顿法建立了航空发动机液压管路在基础激励下的非线性流固耦合振动数学模型,并将方程进行了无量纲化.根据梁模型横向弯曲振动模态函数,采用Galerkin法将运动方程在模态空间内展开,利用Matlab和Mathematica软件数值仿真,分析研究了航空发动机液压管路的流体压力、流速、轴向力等参数对振动特性的影响.最后通过实验验证了所得结论与理论相符合.     

振动信号在跨越油气管道安全检测中的应用

跨越油气管道安全检测是油气管道保护的难点,对此提出了一种基于振动传感器的跨越油气管道意外载荷检测方法。基于阈值处理理论,构建了阈值-模极大值去噪方法,将重心频率、均方频率和频率标准差作为判断油气管道运行状态的特征参数;通过搭建长输管道振动实验系统,采用外物撞击的方法模拟跨越油气管道的意外载荷,对振动信号进行降噪处理并提取特征参数。结果表明,与传统去噪法相比,本文提出的去噪方法信噪比和计算速度获得大幅提升;管道正常运行和外物撞击状态下的振动信号的相关特征参数存在显著差异,说明了振动信号作为跨越油气管道状态监测指标的有效性;振动信号相关特征参数随着信号源与传感器距离的增加而增加,而对管道输量不敏感;流体流向对振动信号有重要影响,信号源在传感器上游时,相关特征参数显著高于信号源在传感器下游的情况。     

清管器测径板与U型管道中弯头撞击分析

测径清管器经过U型管道时,若测径清管器设计不合理或者清管器运动速度过大,清管器测径板易与弯头相撞,导致测径板变形,从而误以为管道上存在变形。为解决该技术难题,结合一种具体测径清管器,通过分析该测径清管器经过U型管道弯头时的运动特性和测径清管器及弯头的几何特性。得出结论:当测径清管器的运动速度超过一个极限速度时,清管器经过弯头时所受离心力大于清管器支撑板的屈服极限,引起前支撑板屈服,此时测径板可能与弯管内壁外弧侧相撞,同时还得到影响此极限速度值大小的多种因素。另外,发现测径板、支撑板、弯头曲率半径满足一定的几何特性关系时,清管器测径板将与弯管内壁内弧侧撞击。利用得到的这些分析结论,可指导并修正清管器设计,控制测径清管器的运行速度,从而避免测径清管器经过U型管道的弯头时发生撞击。     

基于Maattanen模型的冰激疲劳寿命分析

基于ANSYS系统和海洋平台自激振动Maattanen模型,提出了计算冰激疲劳寿命的一种新方法,并开发了与ANSYS系统集成使用的计算程序。利用该程序可以实现对多自由度复杂平台结构的冰激动力精细分析,并能定量确定自激冰力、结构的动力响应和节点应力。运用该程序计算了实际平台的冰激振动响应和节点疲劳寿命,分析了不同冰力参数对平台自激振动响应的影响。对使用不同冰力模型计算出的平台疲劳寿命进行的对比结果表明,较高冰速下平台动力响应较小;自激振动是造成平台疲劳损伤的主要原因。计算结果与现场观测情况一致,这进一步验证了新计算方法的可靠性,为平台冰激疲劳设计提供了依据。     

弯管中气固两相流冲蚀模拟研究

以某含有固体杂质微粒的输气过程为研究背景,运用ANSYS-FLUENT软件中E/CRC冲蚀磨损模型,对输气管道中的90°弯管进行气-固两相流的模拟计算,讨论不同的气体速度、固体杂质微粒的质量流率以及固体杂质微粒的微粒粒径对弯管的冲蚀磨损的影响.分析结果表明:气体入口速度越大,90°弯管的冲蚀率越大;固体杂质微粒质量流率越大,90°弯管的冲蚀率越大;当微粒粒径小于某一临界值时,微粒粒径越大,冲蚀率减小,当微粒粒径大于这一临界值时,微粒粒径越大,冲蚀率越大.在工程应用中可用于气体运输管道的检测,节约检测成本,提高管道输气的安全性.