基于波动方法的多支撑输流管路振动传递特性研究

《基于波动方法的多支撑输流管路振动传递特性研究》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、基于波动方法的多支撑输流管路振动传递特性研究孙玉东，朱忠，蔡祥梅(中国船舶科学研究中心，江苏无锡214082)摘要：针对周期性支撑输流管路系统，采用波动方法研究支撑刚度和在线质量及流速和肽力参数对弯fill振动沿管路传播的影响．对管路采用Ttmoshenko粱模型，通过史撑点两侧边界条件和删期性假设。建证关于弯曲振动传播常数的方程．计算分析了典型管路振动传播常数随频率的变化及支撑和漉动参数的影响，给出了支撑刚度和在线质量大范围变化下振动波的传播和截止频率区间图．结果表明：在实际的船舶管路中，流速和静压对振动的影响可以忽略，面支撑刚度和在线质量随蕾值变化对振动传播有不同影响，其中波传播和

2、截止的频率区间分布符合定性和定量规律，并可应用于管路的振动控制设计．关键词：输流管路；振动；波动方法：波传区间；波止区问中圈分类号：TB52文献标识码：A1概述实际工程中管路结构，存在在线质鳖(法兰)和二二个以上的多支撑离线冈4度构件，这些构件参数对系统振动特性的影响以及多跨梁(管)之间的振动传递特性是系统设计者感兴趣的问题。Hosking等(2004)【l】研究了无限长周期性离散弹性支撑梁的横向固有振动。通过相邻两跨间弯曲波系数的传递矩阵的特征值和特征矢量，分析了各跨问弯曲波传播和衰减特性随跨内特征波数和无量纲弹性支撑参数的变化，给出了各跨问能簧流的计算公式。Lin等(2005)【2

3、】采用弯曲波系数的传递矩阵研究了两端为理想约束、中间为弹性支撑的多跨Timoshenko梁网有振动的解析一数值混合算法，给出了同有频率和振型随支撑刚度大小和支撑数量的变化。Luo(1998)【3】对存在轴向定常载荷、考虑枯性阻尼和粘弹性阻尼的无限长周期性离散弹性支撑梁，采用波动方法(WaveApproach)确定受集中力作用下的频响特性，分析了轴向拉伸或压缩力、阻尼和支撑刚度的影响。虽然从结构上管路一般可简单地看作梁，但与一般梁不同，其内部充满流动介质或承受静压，特别在高流速或高压下，其动力特性包括固有频率、波动参数等发生明显变化，严重时导致动力失稳产生重大破坏和损失。对于输流管道的动

4、力特性研究，已有五十多年历史。Long(1952)【4l采册Taylor级数展开求解考虑流速影响的粱的弯曲振动方程，获得两端简支、两端嘲支和悬肇管的首阶固有频率随流速减小的结果，并得到试验证实。Stein等(1970)Is]推导了载压输流管路在弹性基础上的弯曲振动方程，采用空间Fourier变换和时间Laplace变换求解，研究了内压、流速和基础刚度对稳定性、频响特性和弯曲波传播特性的影响。Paidoussis等(1974)【6】研究了定常流与脉动流叠加管道在多种端部支撑条件下的动力稳定性，结果表明：对定常流速，该保守系统不仅在足够高的流速产生屈曲(分叉)失稳，而且在更高流速上产生振荡

5、失稳(颤振)：在谐变流速’F，两端闱支和两端简支管路失稳区域随流速增大，而悬壁管呈现较为复杂的现象。Paidoussis等(1976)17j采用有限差分法和变分法研究了输流Timoshenko粱的动力特性。与Euler-Bemoullii梁理论结果比较，对于短-163-管两者的系统特征频率和动力特性有所不同．其中横向剪切相对于转动惯量更为重要．且发现以往仅认为悬壁管总是发生颤振失稳，这里发现在某些情况F也会发生屈曲失稳。sin曲等(1977)m采用波动学理论研究了无限陡周期支撑输流臂路的波动常数、有甩匠多支撑管路的州有频率和简谐渡动力作用下的管路响应t提出了相邻管跨之间“传播波段”(W

6、avePropagationBand)和*衰减波段”(AttenuationBand)【Koo等(1998)”l称为*波止波段”(WaveStopBand)1的概念，研究表明：由于流动引起的Coriolis力使弯曲波的相速度在流动方向和其反方向上不同，因此．系统不存在经典的正则模志(驻波模态)。Koe等(1998)㈣采用波动方法不仅研究了无限长周期性弹性支撑输液昔路的弯曲渡参数，同时利用其“‘传播波段”(WavepropagationBand)和馓停波段”(WaveStoDBand)的滤波效应，应用于管系的减振设计。wu等(2001)【⋯首先采用传递矩阵法获得静止流动非周期支撑多跨管的

7、崮有频率和模态的数值解，在此基础上将无限自由度的有流多跨管路的偏微分方程转换为矩阵方程．采用直接积分法给出输流管路的动响应。Huang等(2002)[121对弹性支撑输梳弯管的振动与稳定性提出了一种新的传递矩阵分析方法，给出了多阶模态频率随流速变化的Argand蚓厦临界失稳流速随支捧刚度的变化。2多支撑输流管路弯曲振动理论模型与传播常数圈l多直撑轱流瞥路弯曲振动研究模型实际管系中存在法兰，阔门等集中质量元件和各种约束支撑件，为定性研究这些1#连