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输流管道流固耦合振动的频域分析
| 论文题名： | 输流管道流固耦合振动的频域分析 |
| 关键词： | 流固耦合;传递矩阵法;特征线法;频谱特性;输流管道 |
| 摘要： | 近年来，各种工程领域提出了越来越多的两相耦合问题。管道作为一种最具代表性的输送系统，其耦合振动问题也越来越受到关注。 本文阐述了管道有压流系统流固耦合的机理，重点推导了输流管道系统轴向振动的线性微分方程。为了得到线性模型，文中在讨论中将系统的轴向运动和横向运动分开研究，而且假设流固耦合作用是通过流体与结构之间的边界接触来实现的。 基于输流管道系统轴向微分方程，考虑流体与管道之间的摩擦耦合、泊松耦合和接合部耦合作用，对管道轴向4-方程模型进行Laplace变换，得到频域范围内的轴向4-方程模型。在对系统运动时域描述的基础上，进行系统运动的频域描述，给出了基本方程和定解条件。 分别用频域特征线法和传递矩阵法对频域4-方程模型进行求解，并在FORTRAN90平台上编制了相应的运算程序，在考虑了相应的耦合条件影响的情况下，将其结果与经典模型进行比较。 在上述分析方法的基础上对系统进行频域模态分析，利用边界条件确定模态频率和模态振型，并以一个简单的RPV系统的模态频率求解为例，给出前7阶模态振型。阐述了系统的色散和耗散特性以及阀门突然关闭时阻尼比对系统的影响，绘制了不同的阻尼比对系统的频谱特性的影响曲线。讨论了管道特性对流固耦合作用的影响，不同的管道材料、管道尺寸都对流固耦合振动作用的强弱起着决定性的作用，适当的选取以上参数，可以更有效的削弱结构对水击压力的影响，使输流管道系统安全运行。 |
| 作者： | 吕海艳 |
| 专业： | 水利水电工程 |
| 导师： | 胡明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河海大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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