彈性殼液耦合系統(tǒng)低頻大幅重力波的研究.pdf

1、非線性科學(xué)是當(dāng)今國內(nèi)外學(xué)術(shù)發(fā)展的前沿性課題,對于工程中普遍存在的流一固耦合結(jié)構(gòu),其系統(tǒng)中存在的非線性因素是不可忽略的,研究流-固耦合結(jié)構(gòu)的非線性振動問題有著重大的理論和工程意義. 本文主要研究液體和彈性殼體的流-固耦合系統(tǒng)的非線性振動問題,通過討論彈性殼與其內(nèi)流體的耦合振動,分析了彈性圓柱殼液耦合系統(tǒng)受高頻激勵液面出現(xiàn)低頻大幅重力波時系統(tǒng)的振動情形,從低頻大幅重力波的產(chǎn)生機(jī)制、重力波的運動特性、系統(tǒng)參數(shù)對重力波運動特性的影響等相

2、關(guān)方面探討了低頻大幅重力波現(xiàn)象,具體做了以下工作: 1.針對彈性圓柱殼液耦合系統(tǒng)受高頻激勵而出現(xiàn)低頻大幅重力波的實驗現(xiàn)象,應(yīng)用流體力學(xué)和彈性力學(xué)的知識,依據(jù)系統(tǒng)的邊界條件和殼液耦合條件,建立了殼液耦合系統(tǒng)的非線性振動方程組. 2.采用Runge-Kutta法對系統(tǒng)的非線性振動方程組進(jìn)行了數(shù)值計算,得到了系統(tǒng)振動的時間歷程及頻譜特性曲線,改變激勵力的幅值和頻率,得到低頻大幅重力波響應(yīng)隨外加激勵的變化關(guān)系,從而分析了系統(tǒng)的非

3、線性動力學(xué)特性. 3.對耦合系統(tǒng)五個自由度的非線性振動方程組,根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果進(jìn)行了降維處理,運用平均法理論分別進(jìn)行了解析求解,根據(jù)方程組的一次近似定常解,分析了系統(tǒng)的振動特性及各參數(shù)對振動響應(yīng)的影響,從理論上進(jìn)一步解釋了彈性圓柱殼液耦合系統(tǒng)受高頻激勵出現(xiàn)低頻大幅重力波的振動機(jī)理,得到了與數(shù)值解和實驗現(xiàn)象基本吻合的結(jié)論. 4.用ANSYS對液固耦合系統(tǒng)進(jìn)行了模態(tài)分析,可以看出液固耦合系統(tǒng)中彈性圓柱殼的模態(tài)頻率明顯低于彈性