涡激力作用下输液管道的非线性动力学行为

摘要

给出一种分析两端支承输液管涡激振动的理论模型,详尽研究了涡激力作用下输液管道的非线性动力学行为.理论模型中利用范德波尔尾流振子来模拟升力系数,采用Galerkin法前4阶模态截断对系统的非线性运动方程进行离散.通过数值计算,研究了恒定内流速下管道振幅随外流速变化的响应规律.随着外流速的逐渐增大,管道的振幅先增大后减小,并伴有跳跃现象;这与已有文献所给出的实验结果比较类似.此外,在某一阶模态锁频的条件下,本文还给出了管道振幅随内流速变化的分岔图.随着内流速由零变大,管道可能出现复杂的动力学行为,包括绕零平衡位置的周期振动、绕非零平衡位置的周期振动和概周期振动等,也可能停留在非零平衡位置的屈曲位形.