有压管道高频挤压受迫诱发强迫振动研究

摘要

本文基于计算流体力学及动网格方法实现了水力系统中管壁高频振动所诱发水体强迫振动的模拟,规避了强迫振动分析中边界条件无法完全闭合及方程组超定的问题。基于水锤波传播特性、质量守恒原则及水体所满足的正压原则,推导了由管壁振动所诱发脉动压力幅值的理论解析式,分析了考虑恒压水库边界时压力波的叠加特性,并研究了主要参数对于管壁振动所诱发压力脉动幅值的影响。研究结果表明,在管壁振动频率达到上百赫兹以后,几十微米的管壁振幅即可能诱发数米水头的脉动压力,产生不容忽视的影响;考虑反射压力波的叠加后,脉压幅值最多不超过两倍初始脉压幅值;本文所推导由管壁振动所诱发脉动压力的理论解与模拟值接近,并具有基本一致的变化趋势。