充液管道振動特性理論與實驗研究.pdf

1、充液管道中流體的壓力脈動和管壁的振動會引起系統很大的輻射噪聲甚至會導致管路系統的疲勞破壞,其激勵源可能是流體激勵或機械激勵。系統的振動能量會分布在流體和管壁中,由于流固耦合作用,二者的能量相互間會進行傳遞和轉化。能夠將系統在不同形式激勵下的能量傳播過程進行準確和清晰的描述,對這類系統的設計以及振動噪聲控制會起到一個非常好的指導性作用。本文則立足于這一點,重點研究了充液管道系統的振動結構聲強特性,對耦合系統振動能量傳遞和轉化進行了詳細的計

2、算和分析。
　　 首先利用Flügge殼體理論和流體聲壓方程,根據耦合條件,求解了所有類型的波數解,包括實數、純虛數和復數解,并且對每種波的特性進行了更為全面的探討。利用經典解法留數定理,求解了系統強迫振動響應,得到了徑向激勵低階周向模態(tài)振動下的原點和跨點導納,并且進行了分析。
　　 結合結構聲強理論,計算了充液管道在沿周向線分布的徑向力、點力和流體中單極點聲源激勵下系統的結構聲強矢量,并與未充液管道的結果進行了比較,以

3、探討流體對結果的影響。接下來根據管壁結構聲強和內部流體聲強的內在關系,得到了在管壁不同形式徑向激勵下管壁、流體進行能量交換的結果,表明兩種介質進行能量交換或相互轉化的方式有所不同,主要體現在圓周方向上。之后,討論了管內流體流速對系統輸入能量流、耦合系統結構聲強結果的影響。
　　 應用波傳播分析方法,以實際工業(yè)常用管道為計算模型,討論了典型邊界下耦合系統的固有特性,將這一方法應用于實際問題計算時的精度做一討論,結果表明,這種方法可

4、以在實際中應用,相對簡便而且計算結果可信。在此基礎上,討論了流體存在流速時對不同階固有頻率的影響規(guī)律。
　　 最后,搭建了充液管道系統實驗臺架,采用管道的殼體和內部流體兩種激勵形式,測量系統的振動特性,利用波周向分解方法,得到了呼吸模態(tài)、梁模態(tài)下共四支傳播波的模態(tài)加速度分解結果,在此基礎上結合能量流計算理論,得到了在較低振動頻段內,系統中每支傳播波攜帶能量的相對大小,并且與理論分析結果進行對比,結果表明,理想的無限長充液管道計算