垂直提升管道输送过程中的流固耦合效应分析

摘要

以垂直悬臂提升管道为研究对象,应用有限元软件ADINA对其输送过程进行流固耦合效应特性分析。本文应用有限元软件ADINA对扬矿管道进行管内流体—管道—管外流体三者流固耦合模态分析。首先建立了扬矿管道流固耦合有限元模型,得到了不同输送矿石体积浓度、管道截面尺寸下的前6阶固有频率和振型,继而比较了上述条件下三者耦合、二者耦合及无耦合情况的固有频率,讨论了流固耦合作用对管道固有频率的影响。研究结果表明:(1)扬矿管道流固耦合效应下其固有频率随着管内输送矿石颗粒浓度的增大而降低,考虑管内流体—管道—管外流体三者流固耦合时的管道固有频率较只考虑管内流体—管道二者耦合和不考虑流固耦合时要小,影响系数也相应降低;(2)流体对管道流固耦合固有频率的影响程度随着相对厚度d值的增大而减小,在考虑管内流体—管道—管外流体三者流固耦合时管道固有频率较只考虑管内流体—管道二者耦合相对误差增大;(3)在实际的扬矿管道输送中应该考虑输送流体颗粒浓度、不同相对管道壁厚、管内流体—管道—管外流体三者流固耦合作用对固有频率的影响,尽量使管道固有频率远离工作频率,避免共振情况的发生分析结果对扬矿管道的动态响应计算、结构设计和减振研究具有一定的指导意义。