考虑流固耦合的管路系统振动噪声及特性研究

被引量 : 0次 | 上传用户:zzyp
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
流体管道系统广泛应用于海洋工程、生物工程、电力工业、石油能源工业、核工业、舰船、飞行器动力装置以及日常生活中。因为在管路系统中存在泵和阀门等内部声源以及基础振动和管道破裂等外部激励,所以会诱发流体管道产生振动噪声,并在管道和流体中传播。振动噪声问题在舰船管路系统中,显得十分突出,一方面会造成管路以及精密仪器附件破坏,影响管路系统以及动力系统的正常运行;另一方面管路系统的振动噪声会通过船体以及内外部流体交换而产生声辐射,影响其隐身性,直接对舰船安全构成威胁。首先忽略流体和管道之间摩擦效应的影响,直管考虑轴向泊松耦合效应,弯管考虑泊松耦合效应以及Bourdon耦合效应,参考Tenteralli的建模思想,建立管路系统中最基本的管路部件单元——直管和弯管的动力学模型。模型包括轴向振动、横向振动以及管道的扭转振动,一共14个参量的一阶时域偏微分方程。然后利用Laplace变换把时域方程变换到频域,对于直管,对频域方程经过复杂的推导,把14个多元一阶偏微分方程转化为14个一元高阶常微分方程,对高阶方程直接求解得到直管的频域解析解;对于弯管,借鉴张立翔教授对直管轴向4方程模型的求解思想,同样得到弯管的频域解析解。管道的最终解还必须结合管路系统的边界条件,在这里,把管路的边界简化为六个自由度方向(线弹性和扭转弹性)的弹性刚度,通过设定不同的弹性刚度,可以得到各种组合的边界形式,比如固定边界、简支边界、自由边界以及弹性边界等。建立典型管路结构的传递矩阵模型,包括直管和弯管、折管、分支管(一点分支以及多点分支)和锥形管的传递矩阵,传递矩阵中管段连接点(点传递矩阵)处支撑可以为任意形式。一点分支通过分支点处的力平衡和位移平衡得到了任意形状分支管的点传递矩阵,并结合边界条件得到了其求解方程;在此基础上,通过在点传递矩阵等式左右添加零矩阵的方法得到了多点分支的传递矩阵,同样结合边界条件得到了其求解方程。锥形管通过划分单元,把锥形管划分为N段,用直管近似等效锥形管的单元,建立了锥形管的传递矩阵。在管路系统中,存在大量的法兰、阀门、泵等管路附件,这些附件都会影响管路系统的动力学行为,对于法兰、夹具等简化为一个集中质量元件,利用理论力学、结构力学等理论建立了集中质量的传递矩阵;而阀门、泵等声源附件不仅给管路带来了附加质量,而且是管路系统的激励源,因而,利用四端网络法以及力学理论,建立阀门、泵等声源附件的传递矩阵模型。在前面研究的基础上,利用典型管路结构以及附件等在任意支撑下的点传递矩阵以及场传递矩阵,推导出任意管路系统的整体传递矩阵,结合边界条件得到了管路系统的求解方程,这里的管路系统的传递矩阵以及求解方程适用于任意形状以及布置的管路系统。设计、搭建管路试验台架,通过测量直管、Y型分支管以及十字型分支管在激励下的轴向和横向振动噪声响应特性参数,通过与理论预测的对比来验证理论模型以及方法的正确性,同时也说明本文方法的应用,并从试验角度对管路流固耦合振动噪声特性进行分析。最后,对管路典型部件进行计算,通过调整管道的结构参数以及支撑形式等特性参数,对管路振动噪声响应特性进行分析,并从总声级和总速度级的角度出发,研究管路结构振动噪声特性和规律,为管路振动噪声控制以及低噪声设计提供理论指导。
其他文献
汗疱系一种发生在掌趾、指(趾)侧,指(趾)间皮肤的复发性非炎性水疱病.常伴手足多汗,夏日多见,目前多认为汗疱系一种皮肤湿疹样反应.作者用葡萄糖酸钙治疗汗疱取得了良好的效
当今世界,全球化进程日益加快,在经济、科技全球化的同时,人类社会已经步入了一个知识不断更新、科技迅猛发展、世界深刻变革的新时代,国家间的竞争日趋激烈,而竞争的决定性因素正
以读为本的语文阅读教学原则是为了培养学生的自主阅读能力和积淀学生的语文素养,以期提高学生的言语交际能力和人文素养。把以读为本作为语文阅读教学的重要环节,重在引导学
为什么我们的教育、大学培养不出杰出人才?根本原因在于体制。作为个体的教育工作者,想必不应去等待体制的变革,而应从自己脚下开始去改革我们的教学。在我们的课堂里关键词
唐代在我国历史上创造出一个极为繁荣富强的盛世,也在文化上谱写出一段极为恢弘壮丽的篇章。唐代在政治上、经济上和文化上都取得显著成就,这些因素也使在现实生活基础上呈现出
随着社会经济的快速发展和人们对于旅游休闲需求的日益增强,城镇型风景区以其独特的人文景观和自然景观吸引了大量游客的到来。以鼓浪屿为例,近几年来鼓浪屿游玩的游客量已远远
家庭作业是巩固课堂学习一个非常重的手段,学生对知识的掌握程度如何与家庭作业的完成度有着很大的联系,这就需要教师制定出来正确的家庭作业布置策略,为小学生学习打下良好
语性理论是文学翻译理论,也是具有中国特色的翻译理论,在当代国内外翻译理论中具有独特的研究价值,开辟了译学研究的新途径。本文是《语性理论与文学翻译》书评,在此介绍全书
<正>粉刺常见于面部、颈部、胸部及背部,是青春期常见的一种皮肤损害。粉刺的产生主要是内在因素的作用,如油脂腺分泌过量;食过量油大及刺激性食物、甜食等;睡眠不足、神经紧
术语是学科中的专门用语,每一个术语都有严格规定的意义,它的形成和精密的程度反映着一门学科发展的水平。训诂术语作为传统训诂学的专门用语,显示出历代训诂学家在从事训诂实践