输流管道

摘要： 基于流体层流假设,研究细长输流圆管在弹簧约束条件下的动力学特性.根据虚功原理建立输流管道系统的控制方程,应用有限差分法离散求解域,采用两端简支的边界条件导出了系统广义复特征方程,随后研究了管道固有频率与流体粘性及弹簧刚度的关系.数值求解了流体临界速度,分析了弹簧刚度对临界速度的影响.结果表明:流体平均速度增大则固有频率降低;流体平均速度相同的条件下,粘性的存在使得固有频率降低;弹簧对系统固有频率和临界速度的影响与弹簧刚度和弹簧的布置位置相关.

摘要： 旋转悬臂输流直管,结合了输流管道和旋转梁的工作特点,在旋转装置中应用广泛,其振动现象对系统的稳定性和可靠性有着重要的影响。针对旋转悬臂输流直管,采用哈密顿方法推导了旋转悬臂输流直管的线性振动微分方程,应用小波有限单元法离散微分方程,构建了旋转悬臂输流直管面内和面外振动的小波单元矩阵。通过分析面内和面外振动的临界流速,表明转速能够增大临界流速曲线的稳定区域,对于质量比相同时,面外的临界流速大于面内的,且随着转速的增大,面内面外的临界流速差值增大。在流速不断增大时,面内振动先于面外发生失稳,对于含有充液管道的旋转机械设计有着参考价值。

摘要： 基于Timoshenko梁理论,利用虚功原理严格地建立了输流管道弯曲和振动的有限元方程.利用加速度合成定理推导了流体横向加速度的表达式,计算了两端简支和悬臂两种边界条件下管道受到重力和流体作用时的挠度和转角,分析了流体流速对其影响.两端简支条件下将预应力效应整合到管道应变能中,并讨论了轴向预应力与弯曲挠度的关系.给出了两种边界条件下管道自由振动的前三阶固有频率与流体流速的关系,分析了两端简支条件下管道轴向预应力对振动固有频率的影响.结果表明:两端简支边界条件下,流体速度增大则挠度和转角相应增大,预应力使得挠度和转角减小;前三阶固有频率随流速增大而减小,预应力增大则导致各阶固有频率增大.悬臂边界条件下,流体速度增大则挠度和转角减小,前三阶固有频率随流速增大而减小.

摘要： 输流管道在内部流动流体和外部激励作用下,展现出复杂的振动特性。随着工程中对振动控制水平的要求越来越高,输流管道振动的控制研究吸引的关注也逐渐增多。文章对输流管道振动被动控制研究进行了梳理。首先,介绍输流管道振动被动控制的重要性和存在的困难;其次,简介输流管道动力学研究的一般特点;然后,综述了输流管道被动控制研究的进展;最后,对未来需要深入研究的方向给出建议。期望文章有助于科研人员了解输流管道振动被动控制的研究现状,并能引起更多关注,从而促进管道系统高效、安全运行。

摘要： 振荡衰减流作为一种内激励形式,对输流管道的稳定性和共振特性将产生影响.基于输流管道横向振动运动微分方程,引入指数衰减函数模拟水锤发生时流速呈现的振荡衰减特性,推导得到内激励型振荡衰减流作用下输流管道动力不稳定区域的表达式.在无衰减周期脉动流激励条件下,计算得到两种不同支撑输流管道的不稳定区域,与前人数值研究结果吻合良好.同时将引入的流速表达式与水锤条件下黏弹性输流管道模型计算得到的流速时程进行对比,表明所提出的流速表达式能较好地反映水锤激励下输流管道内水流的双向衰减特性.进一步分析了衰减特征参数对两端简支输流管道不稳定区域的影响,结果表明,内激励型振荡衰减流对于输流管道横向振动的影响不容忽视,当流速衰减系数b增加,不稳定区域向下偏移,且初始流速u0增大,偏移现象越明显;同时随着时间τ的推移和衰减系数b的增加,流速衰减越快,不稳定区域闭合加快,当管道内流速衰减至0时,水锤过程结束,管道不稳定区域消失.

摘要： 以Bernoulli-Euler梁模型为基础,建立了粘弹性输流管道的动力学方程.运用Laplace变换对输流管道的运动微分方程进行求解,得到了输流管道在强迫振动下的Green函数解.研究了系统参数对悬臂输流管道自由端稳态响应的影响.结果表明:激励点位置对一阶共振幅值影响较大;随着粘弹性系数的增加,一阶共振频率会持续降低,当粘弹性系数增加到一定程度后,一阶和二阶共振频率开始逐渐融合;质量比对一阶共振幅值影响较大.

摘要： [目的]为准确掌握输流管道的声振特性,对其开展数值模拟研究.[方法]首先,基于声固耦合理论建立输流管道数值模型;然后,通过参数化扫描求解管道声振模态的频散曲线,分析弹性壁输流管道内部分别为空气、水和原油时的频散特性以及管道绝对声压应力分布情况,研究管壁厚度、弹性壁和硬声场壁对管道频散特性的影响.[结果]结果显示:管壁厚度对管道弹性波传播模态影响较小,随着管壁厚度的增大,频散曲线向高频偏移,其影响主要在截止频率上;声固耦合的影响使得弹性管道模态数增加,增加的模态数主要是管壁形变模态;弹性壁与硬声场壁管内绝对声压分布情况基本一致;管道内部为液体或气体时其频散特性区别显著,内部为水或原油时频散特性较为相似,不过直通模式有所区别.[结论]研究结果可为舰船的输流管道声波法故障检测提供一定的理论依据.

摘要： 考虑粘性流体在圆管中层流流动,采用Euler梁模型描述细长管道模型.应用虚功原理推导输流管道系统的流固耦合振动有限元方程,研究了简支和固支两种边界条件下管道系统固有频率及流体平均速度、流体粘性和预应力对固有频率的影响,分析了粘性的存在对临界速度的影响.结果表明,粘性的存在使得前三阶固有频率偏低,流体平均速度越大这一趋势越明显;流体平均速度越大,前三阶固有频率越小;随着预应力的增大,前三阶固有频率增大;粘性的存在使得临界速度降低.

摘要： 基于Euler梁模型研究中间支承输流管道的动力学特性.首先,利用虚功原理,建立系统动力学有限元方程.然后,分析了支承刚度、流体离心力、预应力等因素对管道振动的影响.结果表明:支承刚度对管道系统动力学特性有重要影响,管路设计时须着重考虑;揭示了流体离心力是造成固有频率随流速增大而降低的根本原因;流体科氏力对各阶固有频率影响较小;预应力对振动的影响不可忽略,尤其是第一阶固有振动.

摘要： 针对管内流体激励(flow-induced vibrations,FIV)引起的结构振动问题,考虑单向流固耦合作用,通过引入附加质量分析内流流速对结构振动特性的影响.以两端固定支撑输流直管作为研究对象,利用数值方法模拟不同流速下管内的流动状态,获取流体压力系数、湍动能及管道结构位移响应.基于单向耦合振动机理,建立管道流固耦合附加质量模型,采用FEM方法展开结构模态分析,计算流体作用于结构的附加质量和固有频率.数值仿真结果表明:内部流体流速对管道结构振动有较强的耦合作用,流速增加使得耦合附加质量增大,且存在临界流速使管道发生静态屈曲失稳现象.与经验公式对比,该计算结果在10％的误差范围内能更准确地反映流体对结构振动的单向耦合作用.因此,提出的方法能够应用于单向耦合振动问题分析,并为研究流固耦合对结构动力特征影响等管内流动的FIV问题提供思路.

摘要： 输流管道的横向振动是造成管道破坏的主要原因.首先建立了输流管道系统的横向振动有限元方程,给出了四种不同的边界约束条件.应用振型分解法进行了系统的模态分析,分别求解了振动系统在无阻尼和有阻尼情况下的固有频率和固有振型.采用Newmark法求解了系统的响应.研究了管道跨距、流体流速、流体压强、流体流速扰动、流体压强扰动等系统参数对振动系统的模态和响应的影响,为输流管道系统的减振研究提供了理论支持.

摘要： 本文将法兰、加强环等管路附件考虑为结构不连续,利用R(u)gge壳体理论和Helmholtz方程建立流场中管道的振动微分方程,将结构不连续构件处理成圆环,考虑不连续构件与壳体的力和位移连续条件,采用波传播方法求取了输流管道在外激励作用下的结构响应,计算了结构的传播能量流,从能量流的角度分析了不连续构件对入射波的反射与透射情况.研究发现入射波频率、不连续构件的结构参数和边界条件等对振动波传播有较大影响.研究结论对于工程实际中控制输流管道的振动具有一定参考价值.

摘要： 本文研究两端铰支输流管道其某一端支承的位置可以任意变化时的稳定性、临界流速和失稳形式等问题。首先推导了具有中间支承梁弯曲振动的频率方程和振型函数的解析表达式，讨论了中间支承位置变化对梁弯曲振动特征值的影响。以具有中间支承梁的振型作为管道的近似振型，应用Ritz-Galerkin方法对管道运动微分方程进行离散化处理，导出了中间支承在各个不同位置时输流管道的临界流速。讨论了中间支承位置及轴向预紧力对管道临界流速及稳定性的影响。为了验证理论分析的结果，利用四阶Runge-Kutta法求解了管道的非线性运动方程，数值模拟了管道在不同中间支承位置处的动态行为，其结果与理论结果一致。

摘要： 利用规范型理论解析地研究了一类铰-铰结构输流管道在组合参数共振和内共振下的稳定性和分岔行为。考虑了分岔响应方程的四种类型临界点。利用规范型理论，给出了临界分岔曲线的表达式及其静态分岔、Hopf分岔、2维胎面等分岔解与稳定性，得到了该模型复杂的动力学行为。

摘要： 把管道固定端抗转动约束松动情况模拟为受扭转弹簧约束的两端支承管道模型，研究了这种输流管道系统在定常内流作用下的稳定性和临界流速，利用两振型Galerkin 离散化方法导出了临界流速的解析表达式。用数值方法分析了系统的失稳特性，确定了此系统的首次失稳为静态失稳。利用所导出的临界流速的解析表达式讨论了扭转弹簧刚度、重力系数和轴向力对管道临界流速的影响。

摘要： 本文首先介绍了输流管道振动的机理,然后针对输流管道振动的研究历史、研究现状及使用的力学方法进行了总结,最后对管道振动的研究展望进行了简述。

摘要： 输流管道系统的振动问题有着广阔的工程应用背景它的研究成果可以直接应用于海洋工程、生物工程、化工机械、航空航天及核工业等各个领域。输流管在运行过程中不可避免地出现工作元件状态的变更或干扰，进而引起内部流体的非定常流动，而输流管内流体非定常流动激振力的激振频率与管道固有频率之一相等或者相近时，就会引起管道系统共振，恶化系统工作环境，造成管道爆裂或系统失效等重大工程事故。对此， 本文以某航天器质子交换膜燃料电池系统中燃料输送弯管为研究对象,利用ADINA有限元软件建立四面体单元的管道有限元模型,分析了卡箍及卡箍个数对输流弯管动力学特性影响,研究结果表明:在输流管道中配置卡箍可以显著提高输流弯管的固有频率,随卡箍个数的增加,管道固有频率增大;但各阶变化趋势并不相同.研究结果为管道振动抑制技术中卡箍优化配置提供了依据.

摘要： 管道流致振动现象广泛存在于核电站内,使管道产生疲劳和噪声,对管系安全造成威胁.本文对管道流致振动的原理进行阐述,并通过对两端简支输流管振动总响应计算方法的简化,得到输流管线挠度与流速的关系式,并与流固耦合数值仿真计算进行对比,两者结果非常吻合,这表明用线性流固耦合仿真技术为核电站管道设计与验证提供参考是可行的.

摘要： 本文研究了黏弹性输流管道在弹性地基上的横向振动。管道的黏弹性材料用Kelvin本构关系描述，建立了系统的控制方程和两端铰支的边界条件。对控制方程应用直接多尺度法建立相应的可解性条件，得到了系统次谐波共振和组合共振的稳定性边界条件，考察了系统的各种参数如阻尼、脉动流速、质量比、弹性地基对稳定性边界条件的影响。

摘要： 管道作为天然气开发和利用的纽带起着十分重要的作用.本文分析了可压缩气体管道瞬态流动及其物理和数学模型.推导了可压缩气体管道瞬态流动的有限体积法求解的理论和数值计算公式，在推导过程中采用上风差分格式，划分为交错网格，使计算结果更加精确。用VC++6.0编写完整的计算程序，通过简单算例调试程序使程序更加完善.最后，通过计算实例，制作图表观察各参数的变化特点和它们之间的关系，得出压强随管道流动方向逐渐战小，而质量流量逐渐增大，压强和质量流量均随温度的升高而逐渐减小等一些结论.

摘要： 本发明涉及一种输流管道防共振可靠性及灵敏度分析方法，得到管道的振动控制方程，并采用动刚度法实现管道固有频率的求解。将不确定性随机变量引入输流管道参数化模型，基于管道固有频率和外激励频率建立输流管道防共振功能函数，通过主动学习Kriging法实现防共振失效概率的高效求解，在防共振失效概率基础上，进一步求解得到防共振可靠性变量灵敏度指标与模式灵敏度指标，通过对灵敏度指标的分析，为输流管道系统的的防共振可靠性及灵敏度评估提供了具体途径，为输流管道的安全优化设计指明方向。

摘要： 本发明公开了一种输流管道压力波动频率测量装置，主要由管道、法兰、垫圈、螺栓、贯通短节、下外筒、弹性绳、活塞板、密封圈、支撑筒、径向轴承、涡轮定子、涡轮转子、定子压紧板、转子锁紧帽、传动轴、上外筒、盖板、通气阀和测速器组成，其特征在于当管道中的流体压力波动时，活塞板沿下外筒内壁轴向运动，于此过程中气体在下外筒内腔上段与上外筒内腔间流动，流动的气体带动涡轮转子和传动轴转动，通过使用测速器测量传动轴的转速便可得到输流管道的压力波动频率。本发明可直接明了地通过传动轴的转速判断压力波动频率，避免了通过测量压力数据后转换处理的测量方式。

摘要： 本发明公开了一种输流管道奇点特征智能检测方法，包括如下步骤，首先，构成背景参数集；其次，安装振动波参数测试微纳器件到待测输流管道的各个节点位置，通过振动波参数测试微纳器件收集待测输流管道上任意两个节点之间传输的管道全域信息；设置管道奇点破裂阈值。本发明利用输流管道运行中时刻存在的水锤振动波沿管道线传输的物理特点，在临近检测节点测试振动波传输参数，采用振动波传感器及机器学习算法固件实现片上集成，从振动波传输参数集基于深度学习、数据融合等方式获取输流管道材质变化奇点、管周接触边界变化等，实现输流管道奇点破裂阈值之前主动实现提前预判、定点维修。构筑输流管道的智能检测新方法和流体损耗控制优化。

摘要： 多相内流激励下的输流管道振动响应预测方法，涉及一种输流管道振动响应预测方法。为了解决目前输流管道振动响应预测都是基于内部为单相内流的情况，从而不能很好对多相内流情况下的输流管道振动响应进行预测的问题。本发明将输流管道内部流体按照三种相成分表示内流的质量、动量和动能，并通过滑移因子建立三相之间流动速度的联系；基于单相内流激励下的输流立管的振动方程，确定多项内流激励下输流管道振动方程；然后对多项内流激励下输流管道振动方程进行无量纲化，并在时间与空间上进行离散，再根据爱恩斯坦求和法则进行化简得到最终形式，多项内流激励下输流管道振动方程的最终形式求解，实现输流管道振动响应预测。

摘要： 本发明公开了一种用于输流管道振动能量转化发电的压电收集器，包括底座，弹性梁，压电元件，质量块，所述弹性梁包括第一弹性梁、第二弹性梁、第三弹性梁和第四弹性梁，所述第一弹性梁、所述第二弹性梁和所述第三弹性梁连接形成U型结构，所述第四弹性梁一端与所述第一弹性梁中心连接，多个所述压电元件分别设在所述第一弹性梁上、所述第二弹性梁或所述第三弹性梁内侧、所述第四弹性梁上端面上，所述弹性梁与所述压电元件形成能量收集单元，所述质量块分别与所述能量收集单元的两端连接。根据本发明的用于输流管道振动能量转化发电的压电收集器，可以减轻管道内因水锤效应产生的振动，防止管道破裂，还可以向管道配套设施供电。

摘要： 本发明提供了一种水底输流管道涡激振动实验系统，包括：循环水槽，用于为实验提供外部水流，外部水流按照预定的速度以及预定的方向流动；管道脉动内流循环系统，包括用于模拟水底输流管道的管道模型、入流管道、出流管道、循环管道、离心泵、脉动泵，所述管道模型的两端通过连接杆支撑在循环水槽的槽壁上且管道模型的两端与连接杆采用球铰的方式连接；检测系统，包括设置在管道模型上的多组传感器，用于检测管道模型在涡激振动时的不同位置处的变形程度。该实验系统能够模拟实际的水底输流管的情形并进行相应的研究。

摘要： 本发明涉及一种输流管道防共振可靠性及灵敏度分析方法，得到管道的振动控制方程，并采用动刚度法实现管道固有频率的求解。将不确定性随机变量引入输流管道参数化模型，基于管道固有频率和外激励频率建立输流管道防共振功能函数，通过主动学习Kriging法实现防共振失效概率的高效求解，在防共振失效概率基础上，进一步求解得到防共振可靠性变量灵敏度指标与模式灵敏度指标，通过对灵敏度指标的分析，为输流管道系统的的防共振可靠性及灵敏度评估提供了具体途径，为输流管道的安全优化设计指明方向。

摘要： 本实用新型公开了一种透空挑流式穿越河流输流管道，包括输流管道、隔板、中孔、透空矩形流道和尾翼挑流装置，隔板位于距离管道底部1/3管外径处，并分隔中孔，隔板中间设有透空矩形流道，在输流管道的下游处设置有尾翼挑流装置。通过管道中下部布置透空矩形流道来过流，从而改变管道前后的涡流场，尽可能避免管道前后形成大小涡旋。通过在管道上布置尾翼挑流装置来挑流，从而使来流能平顺过流并挑往距离管道更远处，以便减弱管道下游附近涡旋强度。涡旋的减弱或消除均有利于减弱或防止管道附近河床的冲刷，从而抑制管道发生悬空破坏，利于保障输流管道的安全。

摘要： 本实用新型公开了一种用于输流管道耐横向振动的法兰垫，包含橡胶垫片本体，橡胶垫片本体的中心开有圆孔，橡胶垫片本体的内部设有一上金属丝网和一下金属丝网，上金属丝网和下金属丝网的内外边相焊接，上金属丝网和下金属丝网间形成环形空间，在该环形空间内设有多个金属环，所述金属环的横截面为直径相等的圆形，所述金属环彼此紧密套接，在金属环的间隙中填充有石墨粉。本实用新型的用于输流管道耐横向振动的法兰垫可以将管道的横向振动转化成金属环的环体扭动，而不是像普通的法兰垫那样用橡胶垫片吸收横向振动，这样法兰垫的橡胶垫片内部受到的剪切力就大为减少，避免了法兰片片体的撕裂，延长了使用寿命也提高了密封性。

摘要： 本实用新型公开了一种电解抛光机电解槽输流管道耐冲击减振连接管，橡胶囊两端连接两个塑料管，第一塑料管和第二塑料管的管体外各设有一第一金属罩和一第二金属罩，第一金属罩和第二金属罩间通过多根螺杆连接，第一塑料管的末端套接一第一金属环，第一金属环上设有多个第一固定螺孔，第二塑料管的末端套接一第二金属环，第二金属环上设有多个第二固定螺孔。本实用新型的电解抛光机电解槽输流管道耐冲击减振连接管整体为管状，连接管中心设置的橡胶囊为软体材料，该橡胶囊可以吸收电解槽输流管道的大部分振动，塑料管外设置的金属罩和金属环对内部的塑料管具有很好的保护作用，提高了管体抗冲击性，从而延长了连接管的使用寿命，降低了维修成本。