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1、管道参数共振的实验分析金基铎梁峰张宇飞杨晓东沈阳航空工业学院，沈阳，110034摘要用实验方法研究了一端固定一端饺支输流管道在脉动内流作用下的参数共振问题。主要分析了笫一•振型1/2次谐波参数共振现象。实验结果表明，当平均流速达到一立值时，一端固尬一端较支管道在一定的脉动流振幅和脉动频率下会产生第一•振型1/2次谐波参数共振。脉动流振幅越大，发生参数共振的频率范围也越人。当脉动流振幅小于一定值时，不再发生参数共振。平均流速越大,发生参数共振所需要的脉动流频率就越小。关键词：参数共振实验脉动流输流管道ExperimentsofParametrieResonanceforaSup
2、portedPipeConveyingFluidJinJiduoLiangFengYangXiaodongZhangYufeiShenyangInstituteofAeronauticalEngineering,Shenyang,110034AbstractTheparametricresonanceofaclamped-pinnedpipeconveyingfluidisinvestigatedexperimentally.Theresonancewiththefirstmodeoforder1/2isanalyzedforsomedifferentvaluesofmean
3、flowvelocity.Unstableregionsofthepipeareobtainedexperimentally.Thefollowingphenomenaarefoundfromtheexperiments:1.Foragivenvalueofmeanflowvelocity,thefirstmodeparametricresonancemayoccurundercertainvaluesofamplitudeandfrequencyofpulsatingfluid・Whentheamplitudeofthepulsatingfluidislessthanace
4、rtainvalue,theresonancecannotoccuragain；2.Whenthemeanvelocityofflowisdecreased,theregionoftheparametricresonancemovestowardstheleftsside.Keyword:parametricresonance,experiment,pulsatingfluid,pipesconveyingfluid引言有些薄壁管道，如航空发动机外部管路系统，因失稳而发生参数共振。这是十分危险的i种失稳形式⑴。管道内流体的流动通常是通过压缩机或泵加压作为动力的。由于这种加压方
5、式的间歇性，流体在流动时必然会产牛脉动压力。在脉动内流作用下，两端支承管道的失稳特性会发生很人变化。不仅可因参数共振而动态失稳⑵，而且失稳临界平均流速也会大大降低。早在上世纪70年代Paidoussis和Issid⑶用实验证明了两端固定管道可发生参数共振,并用线性方程做了简单的理论分析。吉泽等人⑷用实验确定了一端固定一端饺支输流管道在脉动内流作用下的参数共振现象。木文拟用实验方法研究一端固定一端饺支输流管道的参数共振问题，川实验确泄英参数共振区域。*国家门然科学丛金(10372063)和航空科学垒金(04B54001)资助项目1振动微分方程及主要参数利丿IJ管道运动方程简耍说
6、明系统中的主耍参数。考虑竖玄放置的上端固定下端饺支输流管道(图1)在脉动内流作用下的稳定性和失稳振动。管道运动微分方程可写为①反器+{m宀0+同i喲—)}器_惨氓问窘+S)器+2MU—+(M+加)g变=0,dxdtdx(1)式中x,y(x,r),m,L,A,E/和g分别为管道截面坐标，变形位移，单位长度质量二长度，横截而面积，抗弯刚度和重力加速度；M,灭和"分别为流体单位长度质量,横截面面积和流速。管内流体的无最纲化的图1固-较管道流速可表示为U=叫（1+“COS（69f））（2）式中U和云分别衣示无量纲化的流速和吋间：如为平均流速，0为脉动频率,//«!为脉动流幅值。2参数
7、共振的实验研究2.1实验系统实验系统如图2所示。该实验系统山控制系统、流体循环系统、激振系统和振动信号监测、采集及分析系统四部分纽成。控制系统由控制面板和由它控制的离心泵、脉冲泵、调频器和箱体等组成。循环系统包括水箱、循环管路、蓄能器、实验管道及装夹装置、支撐板等。激振系统包括信号发牛一器、功率放人器、激振器，是一套典型的小型激振系统，用于管道支承运动激励，但在木实验中没有使用。振动信号监测及釆集分析系统包括压力传感器、应变放人器和LMS16通道信乃采集分析系统筹。图2实验系统实验屮用水作为管道输送的流
