分析输液曲管临界流速的迁移矩阵法

提出了一种分析输液曲管临界流速的方法.与其它方法相比,该方法不但容易处理带任意多个中间支承和变刚度、变曲率的输液曲管问题,而且由于对各段位移、内力关系导出了一系列显式,故不管离散段数多少,最终都只需解一个三阶矩阵方程,因此计算量小、精度高.     

弹性支承输液管道的临界流速

建立了求解输液管道临界流速的新方法，该方法把奇异函数与傅立叶级数相结合，将此问题转换成的实矩阵的二次特征值问题。本方法可用于任意弹性支承的输液管道，支承位置可在两端也可在两端之间。     

分析弹性支承输流管道的失稳临界流速

研究了两端弹性支承输流管道静态失稳和动态失稳临界流速. 根据梁模型横向弯曲振动模态函数,由两端弹性支承的边界条件得到了其模态函数的一般表达式. 根据特征方程具体分析了弹性支承刚度、质量比、流体压力和管截面轴向力等主要参数对失稳临界流速的影响. 数值计算结果表明,管道在弹性支承下的动力稳定性比较复杂,在较小的弹性支承刚度和较小的参数范围内,管道主要表现为动态颤振失稳;在较大的弹性支承刚度和较大的参数作用下,管道的失稳形式主要表现为静态失稳;并且失稳临界流速随流体压力和管截面轴向压力的增加而下降,随管截面轴向拉力的增加而上升.     

传递矩阵法分析约束悬臂裂纹管道失稳临界流速

研究了自由端受线性弹簧支承和扭转弹簧约束的悬臂输流管道在含有圆周非贯穿裂纹时的失稳临界流速;根据梁模型模态函数的一般表达式和裂纹处的关联式以及传递矩阵法推导出含裂纹梁的模态函数;根据特征方程具体分析了裂纹位置、裂纹深度、裂纹圆周角等参数对系统失稳临界流速的影响,并进行了数值仿真分析。结果表明:由于裂纹的存在,系统的失稳临界流速下降,动态失稳临界流速下降的速率和幅值均比静态失稳临界流速下的大;临界流速与裂纹位置、深度和裂纹圆周角等参数密切相关,特别是对颤振失稳临界流速的影响更明显,在裂纹位置、裂纹非贯穿圆周角、裂纹深度等参数影响下,管道的失稳形态将从屈曲失稳转变为颤振失稳。     

梁系统振动的传递矩阵法

1.引言传递矩阵法在机械振动问题中被广泛采用,也是中外学者几乎在所有有关机械振动的教科书和学术专著中加以讨论的问题.但通常的传递矩阵法,要么取分布质量模型,要么取集中质量模型,似乎忽视了两种传递矩阵方法的有机结合,未能充分发挥传递矩阵法在振动分析中的作用.本文试图将集中质量和分布质量模型的传递矩阵结合起来,     

一维格子结构动力分析的传递矩阵法

本文将传递矩阵法推广应用于分析一维格子结构的波传播和动力响应特性。一个格子结构的元件可分为主元件和次元件,传递矩阵沿主元件形成并考虑次元件的作用。文中通过例子说明形成一个周期单元传递矩阵的方法,指出利用传递矩阵计算无限或半无限长格子结构波传播的传播常数及有限长格子结构固有频率和频率响应函数的方法。作为数例,文中计算了一维平面格子结构的传播常数和频率响应函数。     

微分求积法分析具有弹性支承输液管的临界流速

将微分求积方法推广到分析输液管的临界流速,这是一个新的尝试,与其它数值方法相比,该法极易处理具有弹性边界的输液管,另外,由于避免了一系列数值积分的计算,且最终须求解的方程的阶数较低,故计算量较少,精度令人满意,在此基础上,本文还研究了各参数对临界流速的影响。     

用于高压压气机叶栅设计的影响矩阵法

在表面涡模型的基础上,发展了一种能用于压气机不同叶型,在亚临界工况下叶片反问题设计方法——影响矩阵法。方法利用隐式的残值修正思想构造出一个能够连接叶片表面压力函数变化和叶型坐标变化的影响矩阵,同正问题的二维、无粘、势流的有限元法相结合而成。给出的数值结果表明了影响矩阵法用于叶片设计的有效性和准确性,能够满足工程技术要求。本文发展的这一方法的主要目的是:用于对文献[6]以解析方法得到的相似变换准则所具有的相似精度作出数值修正,从而提高叶片表面附近的流动相似精度。     

曲线桥分析的精细传递矩阵法

将精细积分与传递矩阵法相结合,提出一种新的精细传递矩阵格式,应用于曲线桥的分析中。与传统的传递矩阵法相比,无需对微分方程组进行求解,只需迭代即可得到所需要的传递矩阵。根据边界条件,得到结构的内力及变形。算例表明,该方法正确有效。     

输液管道临界流速的傅里叶级数法

傅里叶级数法被用于计算输液管道的临界流速，与有限元等数值法相比，更为简单可靠。     

输液曲管平面内振动的波动方法研究

采用Flügge曲粱模拟弯曲管道,推导了管内流体的加速度,在总体轴线不可伸长假定的基础上建立了曲管平面内振动的动力学方程;采用波动方法,获得了曲管内振动波的传播和反射矩阵,提出了计算曲管平面内振动固有频率的数值方法.算例分析中,通过计算两端固定半圆形曲管的临界流速并与已有文献结果对比,验证了论文方法的正确性.最后,计算了两端固定半圆形曲管在四种不同流速下的前四阶固有频率,结果表明,管内流速的增大会降低管道的固有频率,当流速增大到某一特定值时,管道的一阶固有频率消失.     

HOPF BIFURCATION OF A NONLINEAR RESTRAINED CURVED PIPE CONVEYING FLUID BY DIFFERENTIAL QUADRATURE METHOD

This paper proposes a new method for investigating the Hopf bifurcation of a curved pipe conveying fluid with nonlinear spring support. The nonlinear equation of motion is derived by forces equilibrium on microelement of the system under consideration. The spatial coordinate of the system is discretized by the differential quadrature method and then the dynamic equation is solved by the Newton-Raphson method. The numerical solutions show that the inner fluid velocity of the Hopf bifurcation point of the curved pipe varies with different values of the parameter,nonlinear spring stiffness. Based on this, the cycle and divergent motions are both found to exist at specific fluid flow velocities with a given value of the nonlinear spring stiffness. The results are useful for further study of the nonlinear dynamic mechanism of the curved fluid conveying pipe.     

FLUTTER INSTABILITY OF SUPPORTED PIPES CONVEYING FLUID SUBJECTED TO DISTRIBUTED FOLLOWER FORCES

In the past decades,it has been reported that divergence is the expected form of instability for fluid-conveying pipes with both ends supported.In this paper,the form of instability of supported pipes ...     

CHAOTIC TRANSIENTS IN A CURVED FLUID CONVEYING TUBE

I. INTRODUCTIONChaotic motion is a kind of reciprocal non-periodic motion caused by a deterministic system. Itis very sensitive to the initial conditions, apparently random and incapable of long-term prediction.Chaotic transient is such a motion that the system will undergo a final steady state, which is one ofseveral or much more possible steady motions of the system. But this final steady state is very sensitiveto the initial conditions of the system. As it is e?ected by many uncertain…     

多跨管道流固耦合振动的波传播解法

采用Timoshenko梁模型提出了求解多跨管道流固耦合振动的波动方法.借助边界处的几何连续条件和力平衡条件,得到了波在固支、简支和自由三种端部条件下的反射模型;建立了波在中间弹性支撑处的散射模型;结合以上散射模型,得到了多跨管道流固耦合振动的频率特征方程;通过计算两端简支管道的临界流速,验证了所建立模型的正确性.最后,计算了一段40m长、七跨管道在三种工况下的前五阶固有频率.计算结果表明:波传播方法具有易于编程、执行效率高和计算精度高的优点.     

输液管的非线性振动、分叉与混沌——现状与展望

围绕输液管的非线性振动、分叉与混沌问题，对近几年来的主要研究工作加以综述并提出预测，其中包括运动方程中非线性项的归纳与讨论、非线性动力分析的一些现代计算方法、定常流速下输液管的分叉与混沌行为、振荡流速下输液管的参数共振以及今后值得进一步研究的某些问题．     

输液管模型及其非线性动力学近期研究进展

综述了输液管系统的各类物理模型及其相应的数学模型,在流体满足基本假设条件下,对于管道内径远远小于管道长度的直管和曲管,详细叙述了梁模型管动力学数学模型的建模过程以及建模方法,针对在水动压力作用下以及管道短而且薄的情形,综述了壳模型的输液管道的动力学方程.在此基础上,概述了近几年来输液管道的非线性振动、稳定性、分岔与混沌、特别是管道控制的研究现状,并对今后的发展趋势作了分析和预测.综观非线性动力学理论的发展历程可以发现选取研究对象和典型的数学模型是至关重要的.对于低维的非线性系统,常常选用van der Pol、Duffing、Mathieu、Lorenz等典型系统来进行研究工作的.通过本文可以看出,对于研究高维非线性系统动力学,流诱发输液管的动力学问题是非常典型的模型之一,它有着容易理解的工程背景、包含了梁和壳的振动问题,并且它的数学模型相对简单,然而却能包含非常复杂的非线性动力学现象,同时容易解释数学方法得到的结果易对应到工程中的实际现象.本文希望通过对输液管动力学模型及其非线性动力学和控制研究现状的综述,建立高维非线性动力学的分析模型,以便发展高维非线性动力学的分岔与混沌理论,同时建立相应的控制理论基础.      

NONLINEAR DYNAMICS AND SYNCHRONIZATION OF TWO COUPLED PIPES CONVEYING PULSATING FLUID

In this paper, the nonlinear dynamical behavior of two coupled pipes conveying pulsating fluid is studied. The connection between the two pipes is considered as a distributed linear spring. Based on this consideration, the equations of motion of the coupled two-pipe system are obtained. The two coupled nonlinear partial differential equations, discretized using the fourth- order Galerkin method, are solved by a fourth-order Runge-Kutta integration algorithm. Results show that the connection stiffness has a significant effect on the dynamical behavior of the coupled system. It is found that for some parameter values the motion types of the two pipes might be synchronous.     

Melnikov方法在输流管混沌运动研究中的应用

对基础简谐运动激励下两端固定输流管道的混沌运动进行了研究，推导出了系统的运动方程，确定了系统存在的平衡点及其稳定性，计算出了未扰系统的同宿轨道，并利用Melnikov方法得到了系统发生混沌运动时参数需满足的临界条件，同时还利用相平面图和：Poincare映射等方法对管道的混沌运动进行了数值模拟，通过比较发现，由Melnikov方法确定的临界参数值要稍小于数值模拟中首次观察到混沌运动时对应的临界值。