主动液压激波作用下管道振动控制的运动分析与试验研究

《主动液压激波作用下管道振动控制的运动分析与试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学兔兔www.xuetutu.com第48卷第6期机械工程学报Vo1．48NO．62012年3月J0URNALoFMECHANICALENGINEER【NGMat．2012DoI：l0．3901／JME．2012．O6．149主动液压激波作用下管道振动控制的运动分析与试验研究术张慧贤，2寇子明，陆春月，4吴娟，f1．太原理工大学机械工程学院太原030024；2．黄淮学院电子科学与工程系驻马店463000；3．山西省矿山流体控制工程中心太原030024；4．中北大学机械工程与自动化学院太原030051)摘要：为研究在主动液压激波作用下

2、管道振动的动力学特性，建立流体的数学模型，设计出变频液压管网激振测试系统，用特征线法编程对激波作用下的有压脉动内流进行数值模拟。采用有限元法把管道简化为梁模型，建立考虑流固耦合的充液管道在激波作用下的振动方程，在保证特征线各断面与有限元节点重合的前提下，采用Newmark法编程将特征线法求得的流体各断面横向压力载荷施加到管道有限元的单元节点上，求得各断面处的动力响应。仿真结果表明，管道在轴向弹性支撑条件下，在激波作用下管道各断面压力和流速为简谐波，但两者呈反相关系。其横向各断面运动为简谐振动，振幅随系统压力的升高而升高，发现管道横向

3、各断面振动波明显滞后于各断面对应的压力波，而轴向振动则由于弹簧与液体轴向力的耦合作用而出现较高的振动频率。数值模拟结果与试验结果基本比较吻合，揭示出流体动力学参数与管道振动之间的耦合关系，为激波作用下管道的二维振动特性及可控性研究提供了一些理论依据。关键词：液压激波激波器特征线法流固耦合有限元法Newmark法中图分类号：O351TP29KinematicAnalysisandExperimentalResearchofPipeVibrationControlBasedonActiveHydraulicExcitationForce

4、ZHANGHuixian，KOUZiming，。LUChunyue，WUJuan，(I．CollegeofMechanicalEngineering，TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024；2．ElectronicScienceandEngineeringDepartment，HuanghuaiUniversity,Zhumadian463000；3．ShanxiProvinceMineFluidControlEngineeringResearchCenter,Taiyuan03002

5、4；4．SchoolofMechanicalEngineeringAutomation，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051)Abstract：Tostudydynamiccharacteristicsofpipevibrationunderhydraulicexcitationforcegeneratedactively,atfirstmathematicalmodelofpulsatingfluidisestablishedandacomputercodebasedonthemethodofc

6、haracteristics(MOC1iSdevelopedtosimulateit．ThenthevibrationequationiSderivedconsideringthefluid-structureinteraction．afterwhichthepipeiSsimplifiedasbeammodelandanalyzedbyfiniteelementmethod(FEM)．wherethenodesofthefluidadoptedbvM0CarecoincidedwiththatofthepipebyFEM．Usin

7、gNewmarkmethod，thedynamicresponseateverycrosssectionofthepipeiSworkedout．Besides，anexperimentalsystemthataxialdirectionofthepipewithelasticsuppoasisdesignedtoverifyit．Thenumerica1simulationsshowthatasimpleharmonicmotionarisesateverycrosssectionofthepipe．butwhereexcitat

8、ionforceiSinversetrendswithflowvelocity．Thelateralvibrationamplitudeofeverynodealongthepipeincreasesastherisingsystem