基于ANSYS二次开发的输液曲管的振动及稳定性分析

发布时间：2020-08-06 12:24

【摘要】：输液管在海洋工程、生物工程、石油能源、化工工业、动力水能工业、宇航工业和核工程等领域具有广泛的应用。在一定的条件下，这些管道会发生强烈振动状态不稳定现象，这种振动不仅会产生噪声，当振动强度达到一定程度并持续较长时间会引起管道破裂和流体泄露，经常造成严重后果。因此，避开这些振动现象的出现是管道设计中的重要要求。以前人们对输液管道问题也作了大量的研究，提出了一些研究方法如解析法、迁移矩阵法、精细积分法、有限元法等。但是研究大都针对于输液直管，对输液曲管的研究相对较少，并且由于一些方法的局限性，对输液管实际振型的模拟很少。 本文在查阅大量国内外研究资料的基础上，利用有限元法对中心线不可伸缩的固定-自由、固定—固定、固定—铰支、铰支—铰支四种工程中常见边界条件的输液曲管的振动及稳定性进行深入研究。研究流体流速对其特征频率的影响规律、曲管发生失稳的临界速度及其失稳类型，而且还得出了四种边界条件下输液曲管在不同流速情况下的振型图。 本文的方法是通过对ANSYS这一应用广泛的有限元软件进行UPF二次开发，自定义曲管单元进行求解。即用一种高级语言编制曲管单元程序，然后将单元程序与ANSYS软件进行链接，将自定义单元添加到ANSYS单元库中，从而可以方便快速地利用ANSYS内部的求解器对曲管进行各种类型的分析。 算例结果表明该方法具有计算精度高、节省时间、人机对话、使用方便等优点。论文在ANSYS的UPF二次开发方面提出了创新点，利用该方法对输液曲管的研究也得出了一些新结论。
【学位授予单位】：沈阳航空工业学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH113.1;TP391.77
【图文】：

(c)五阶模态的振型图图4.5厅=O时三、四、阶模态的振型图从图4.5看出，三阶模态虚部和实部的D袱值分别为0.84lE刃7和0.068505;四阶模态虚部和实部的DMx值分别为0.187E一09和0.077877:五阶模态虚部和实部的DMx值分别为0.355E一09和0.078937。从理论上知当流速厅为零时，陀螺矩阵卜】为零，因此只能得到实模态。而从上面的数值来看，虚部的DMx值与实部的DMX值相比几乎为零，因此可看作只有实模态存在，这与实际的理论分析相符。由于模态虚部忽略，所以五阶模态的幅值最大。肠!日，乙二亡.口口，.了1

(c)五阶模态的振型图图4.6厅二2时三、四、五阶模态的振型图从图4.6可看出，三阶模态虚部和实部的服X值分别为0.043509和0.052655:四阶模态虚部和实部的DMx值分别为0.049332和0.041442;五阶模态虚部和实部的D袱值分别为0.055444和0.059204。由于任何节点的幅值是特征向量实部分量和虚部分量的矢量和。综合来看，由于三阶模态虚部和实部的D袱值处于同一位置且同向，所以三阶模态幅值最大，最大值发生在自由端位置。…，‘.‘.口.叭.，t，.1曰..盆.，...·J

(c)五阶模态的振型图图4.7厅二4时三阶模态的振型从图4.7可看出，三阶模态虚部和实部的DMX值分别为 0.05119和0.054248;四阶模态虚部和实部的D袱值分别为0.027932和0.07829;五阶模态虚部和实部的DMX值分别为0.050049和0.053402。由于任何节点的幅值是特征向量实部分量和虚部分量的矢量和。综合来看，由于三阶模态虚部和实部的DMX值处于同一位置且同向，所以三阶模态幅值最大，最大值发生在自由端位置。综合图4.5(厅二O)、图4.6(厅二2)、图4.7(厅二4)可看出，系统以低阶模态的振动为主，并且振动的幅值随着流速的增加而增加。4.3.2固定一固定依次取前四阶频率来讨论其随流速的变化规律，随流速变化的频率值在表4.5中列出，其固有频率随流速变化的曲线见图4.8。表4.5随流?

【引证文献】

相关硕士学位论文 前1条

1 丁幼松;埋地曲管流固耦合振动研究[D];河北理工大学;2008年

本文编号：2782398