一、FSI效应对管道水击运动特性的影响分析(论文文献综述)
车世超[1](2021)在《民用飞机燃油管路流固耦合振动频域特性分析》文中提出燃油管路作为飞机燃油系统的重要组成部分,是输送燃料的唯一通道,工作时管内流体与管壁结构相互作用产生流固耦合行为,严重影响管路的安全性和可靠性。本课题围绕民用飞机燃油管路流固耦合振动作用机理问题,开展燃油管路流固耦合动力学模型构建、频域求解和卡箍约束作用机理的研究工作,并深入分析其频域特性。研究成果对精确揭示民机燃油管路振动特性,提高管路的安全性和可靠性具有重大意义。主要研究工作及内容如下:(1)对输流管路流固耦合动力学问题展开深入调研,以梁模型为基础,结合燃油管路薄壁大直径的结构特点,补充摩擦项,建立燃油直管路和弯曲管路流固耦合振动14-方程模型,并推导其频域求解方法。进一步,构建复杂边界约束矩阵和外部载荷激励向量的表达式,为后续研究奠定理论基础。(2)构建燃油管路卡箍约束等效模型,并通过有限元技术获取其等效刚度系数,建立点传递矩阵模型。以典型燃油管路为研究对象,构建卡箍弹性约束下燃油直管路、弯曲管路的动力学模型,并开展管路振动特性的数值模拟和试验研究。(3)基于上述燃油管路动力学模型、卡箍约束点传递矩阵模型和频域求解法,以典型燃油直管路和弯曲管路为研究对象,分析壁厚、流体密度对其振动特性的影响规律。进一步,选取燃油直管路为研究对象,结合适航压力载荷,重点分析流体流量对管路流固耦合振动频域特性的影响规律。(4)搭建燃油管路流固耦合振动试验台,开展不同壁厚、流量下燃油管路流固耦合振动试验研究,得到管路流固耦合振动频域响应结果,对比数值模拟结果,验证分析方法及结果的正确性。
高海海[2](2021)在《液压管路流固耦合14-方程模型修正及振动特性分析》文中研究表明随着液压系统向高速、高压、高功重比的方向发展,液压管路流固耦合效应增强、振动噪声加剧,直接影响到整个液压系统的安全性和可靠性,管路流固耦合振动研究也成为国内外相关领域的一个前沿和热点问题。本课题围绕管路流固耦合作用机理,进行液压管路流固耦合14-方程模型建立与修正、模型求解与验证和复杂边界下管路流固耦合振动分析与验证,兼具学术研究价值和工程应用前景。重点开展以下研究工作:(1)液压管路流固耦合14-方程模型建立与修正。基于流体波动方程和Timoshenko梁模型,采用拟稳态摩阻模型、非稳态的Zielke附加摩阻模型和Brunone附加摩阻模型对管路轴向振动方程进行修正;考虑重力、离心力、科氏力和转动惯量在管路横向振动中的附加影响,建立并修正直管和弯管单元的流固耦合14-方程模型;给出管路流固耦合14-方程模型的矩阵表达形式,为后续模型的求解计算奠定基础。(2)液压管路流固耦合14-方程模型求解与验证。基于传递矩阵法,给出14-方程模型的频域求解方法-拉氏变换传递矩阵法和时域求解方法-离散时间传递矩阵法,并建立传递矩阵法求解14-方程模型所需边界条件和管路激励的数理模型;以C919飞机左机翼的典型弯管为研究对象,设计端点冲击验证算例,通过数值计算和试验测试研究其在力锤脉冲激励下的振动响应特性,验证典型管路系统模型和求解方法的正确性。(3)考虑复杂边界的管路流固耦合振动特性分析。以某型飞机液压膨胀环为研究对象,设计包含复杂边界的液压管路流固耦合振动分析系统并确定4种分析工况条件;通过分析柱塞泵流量脉动曲线,给出系统流量脉动和压力边界的表征方法和激励表达;通过有限元分析,获得P型弹性卡箍的六自由度等效刚度;分析液压膨胀环在不同工况条件下的振动响应,研究系统参数变化对管路振动特性的影响规律。(4)考虑复杂边界的管路流固耦合振动特性试验研究。搭建液压管路振动测试系统,设计试验方案,在4种工况条件下对液压膨胀环流固耦合振动数值求解结果进行验证;分析试验偏差并总结偏差来源,验证相关理论模型和求解结果的准确性。
蔡微微[3](2020)在《水击试验与数值仿真研究》文中提出压力输水管道是水利水电枢纽中的重要组成部件,在水电站运行过程中,机组突然的丢、增负荷以及阀门的快速启闭会诱发管内流体的水力暂态过程甚至产生极端的非恒定流动现象—水击。水击现象对水电站有压引水系统和机组的运行均有不利影响:若尾水管中水击压力降低过多形成过大负压,可能使尾水管发生严重的汽蚀;若水击压力升高过大,可能导致管道的爆裂。同时水击压力的升降还将促使弱约束管道振动,管道振动又将引发新的水力暂态过程,这种结构与流体之间的相互耦合作用即为管道系统中的流固耦合作用。对水击的理论研究可分为经典水击理论与流固耦合水击理论。经典水击理论历史悠久,因此其缺陷不可避免:其推导过程经过大量简化,精确度不高同时忽略了管道动力特性对流体运动的影响。但由于其简单易行,被广泛用于指导实际的工业生产。随着现代科学技术的进步和大量学者对水击研究的深入,水击理论经过改进和优化,最终形成考虑管道动力特性与流体间相互作用的流固耦合水击理论,经过不断发展与完善,如今流固耦合水击理论已在水利水电工程、土木工程、石油工程等诸多领域得到广泛应用。本文在理清了经典水击理论和流固耦合水击理论及其求解方法的基础上,首先进行水击试验,利用压力管道实体模型模拟阀门的快速启闭状况,探究水流的暂态过渡过程以及引发的管道振动问题,量测水击压力和管道振动的历时曲线,寻找其规律,总结其特征,为压力管道流固耦合水击数值仿真分析提供对比资料;其次运用经典水击理论数值方法(解析法、特征线法)对此物理模型进行求解;最后重点研究了ADINA有限元软件对流固耦合问题的计算原理,基于ADINA数值仿真平台建立压力管道水击的流固耦合模型,利用ADINA-FSI求解模块进行流固耦合水击计算,将成果与实测数据、经典水击理论数值算法结果进行分析比较,以此来探讨使用流固耦合水击计算的合理性和必要性,总结水压脉动特征,探究管道振动规律,同时探究水击压强极值与阀门线性关闭时间、管长、壁厚的基本规律。
姚利明[4](2019)在《压裂液和石英砂与管道的多物理场耦合动力学分析》文中研究指明随着油气资源开采技术的发展,水力压裂逐渐成为开发非常规油气资源的关键技术。压裂过程中,管道(柱)内固液两相压裂液因柱塞泵的非均匀供液、局部流道的流态转变、颗粒碰撞和瞬间堆积,均会引起流体压力波动,导致地面管道和井下管柱异常振动和冲蚀破坏。因此,固液两相压裂液与输送管道(柱)的耦合振动和冲蚀分析不仅具有很强的学术价值,也具有明显的工程应用前景。本文旨在建立压裂液湍流动力学和颗粒群运动学以及输送管道(柱)振动的多物理场耦合分析理论,为压裂施工设计、管道(柱)振动控制和冲蚀预测提供理论支撑。根据现场压裂施工管道(柱)结构和工艺参数,设计并建立了固液两相压裂液压力损失及诱导管道振动的实验装置。实验研究了缩扩管内压裂液流速、砂比、稠化剂浓度和直径比对缩扩管压力损失、振动的影响,得到了缩扩管内含砂压裂液压力损失计算方法和缩扩管耦合振动的结果,为后续理论方法验证提供了依据。假定管道不振动,选取管道内压裂基液及石英砂为研究对象,考虑流体与颗粒群耦合作用力、颗粒群碰撞、耦合求解效率和求解精度等因素,基于双流体模型和离散元法,推导了颗粒与流体间传递物理参数的计算式、迭代收敛条件和时间推进算法,建立了流体与颗粒群耦合的动力学分析数值模型和计算方法。通过与现有算例和实验结果对比,验证了本文CFD-DEM方法的准确性,为揭示固液两相流中颗粒群的运动、碰撞和堆积提供了一种行之有效的计算方法,丰富了颗粒群与流体耦合动力学分析理论。通过对压裂管道(柱)中常见的直管、缩扩管、弯管和T型管流道内不同压裂液流速、砂比等参数下的颗粒群和流体耦合动力学计算与分析,得到以下结论:对于直管,入口流速越大、砂比越大,颗粒群在管道内碰撞越剧烈,流体压力损失越大。对于缩扩管,入口流速越大、砂比越大、直径比越小、缩径角越大,颗粒群在突缩截面的碰撞、堆积更严重,流体压力损失和突缩截面的冲蚀率越大。对于弯管,入口流速越大、砂比越大、曲率比越小,弯管内侧增速减压现象越明显,流体压力损失和弯管外侧冲蚀越大。对于T型管,入口流速越大、砂比越大、直径比越小,流体压力损失和支管路冲蚀率越大;T型管入口、出口形式对颗粒群运动特性影响显着。在流体与颗粒群耦合的基础上,采用两相流与管道耦合的分域求解算法,考虑两相流中颗粒碰撞、堆积与流体流场和管道位移场的相互作用,给出了流体-颗粒群-管道多物理场耦合的物理量传递方法、迭代收敛条件和时间推进算法,建立了多物理场耦合的动力学求解方法。通过对模拟实验管道与颗粒群和流体耦合振动的实例计算和分析,结果表明:两相流流速越高、砂比越大、直径比越小,管道振动加速度的波动幅度越大;中间位置振动加速度的波动幅度最大,入口位置其次,出口位置最小;高砂比可以产生低振幅的高频振动。数值模拟与实验得到的管道振幅和频率相对误差小于15%。本文旨在建立压裂液湍流动力学和颗粒群运动学与管道(柱)振动的多物理场耦合分析理论,提出一种精细的数值模型和高效的计算方法,为压裂工程设计、管道(柱)振动控制和冲蚀预测提供理论支撑,促进大型压裂技术及其他新技术的快速发展。
代织韩[5](2019)在《水电站有压钢岔管流固耦合水击规律的研究》文中研究指明有压管道作为水利工程中常用的输水设备,工作环境非常复杂,尤其是水电站中的有压输水钢管,几乎承担了水电站的所有水头,管道上游连接水库,受水位变化的影响,下游与机组相连,受机组及控制设备的影响,管内流态复杂。在水电站的运行过程中,时常会出现阀门快速启闭的情况,这将会诱发有压钢管内的水击。由于水电站输水设备需要较强的过流能力,有压钢管管流速往往很大,这就导致阀门快速启闭诱发的水击压强值很大,若不加以重视和防范,将会影响压力管道的安全性,情况严重时,甚至会给水利枢纽造成破坏,因此水电站有压输流管道内的水击研究成为了近年来的一个研究热点。对于水击的研究主要分为两大流派:经典水击理论和流固耦合水击理论。人类在很早以前就发现了水击现象,并提出了经典水击理论,但由于当时的科学技术和条件限制,经典水击理论是在进行了大量简化的基础上推导得来的,最明显的一点就是忽略了管道动力特性对流体运动的影响。尽管经典水击理论存在缺陷,但由于其简单易行,在指导实际工业生产时得到了广泛应用。随着人们对水击研究的深入,有很多学者发现了经典水击理论的不足,并对其进行了改进和扩展,得到了考虑管道动力特性与流体间相互作用的流固耦合水击理论。流固耦合水击理论发展至今,已经被广泛应用到水利水电工程、土木工程、石油工程以及核电工程等诸多工业领域。对水电站压力管道流固耦合水击的研究经过近几十年的发展,已经取得了瞩目的成就。对于大体型的管道,很难建立试验模型进行水击试验,往往采用的数值模拟方法对其进行分析,但以往对水击的数值模拟大部分针对的是直径较小、体型简单的薄壁管道,对于大体型的复杂管道的模拟计算却不多见,因此,本文以某抽水蓄能电站的大直径月牙肋钢岔管为原型,建立了数值模型,通过计算软件模拟阀门快速启闭,分析管内水击现象。本文在了解了经典水击理论和流固耦合水击理论及其求解方法的基础上,重点研究了ADINA有限元软件对流固耦合问题的计算原理,在确定了运用ADIAN进行流固耦合水击计算的可行性后,根据选取的原型建立了一个有压输水管道数值模型,并进行了计算分析,得出了水电站有压钢管水击现象的一些规律。
骆佳楠[6](2018)在《储气库井注采管柱振动特性及密封性研究》文中进行了进一步梳理储气库是作为能源储备设施,其安全性是关系到国家战略层面,也是研究的热点。随着我国天然气需求不断增大,根据需求需要对储气库进行不断调峰。注采管柱作为连接地下储层与地上管网的重要构件,其安全性与密封性尤为重要。本文将从储气库实际工况角度出发,对注采管柱的振动特性以及密封性进行如下研究:(1)管柱振动形式分为横向振动和纵向振动,可以采用双曲型偏微分耦合方程和利用Hamilton原理求解。采用Hamilton原理建立运动方程求解,进行算例分析以及有限元对比验证,并进行横向振动固有频率因素分析。(2)对注采管柱的边界条件进行探讨,建立实际工况下注采管柱的改进模型,并分别探讨预轴力和预压力对管柱固有频率的影响规律。研究管柱在持续服役工况下的周期响应,对管柱进行谐响应分析,以有效避免其共振灾害。结合实际工况,研究管柱在注气初期、关停井操作以及持续注采过程中的瞬态振动响应,并根据计算结果提出合理建议。考虑套管对管柱的环空约束作用,对其受力变形进行有限元瞬态分析,并研究不同注采量以及管径因素对其变形的影响。(3)结合储气库管柱实际工况,以API传统螺纹接头和VAM TOP特殊螺纹接头为研究对象,对其密封机理以及各扣牙间等效应力和接触应力进行对比分析,探究两种螺纹接头在密封性能方面的优劣。(4)考虑一般注采管柱强度分析成果,结合本文针对注采管柱的振动特性分析以及振动所引起的变形和密封性成果,利用Visual Studio平台,编写地下储气库注采管柱力学行为分析软件,以便为现场工程实际提供参考依据。
王振华,马习贺,李文昊,郑旭荣,张金珠[7](2018)在《基于改进4-方程摩擦模型的输水管道水锤压力计算》文中研究表明摩擦耦合是流体与管壁之间相对运动产生粘性摩擦力而形成的边界接触耦合。在流体高频运动的范围内,摩擦耦合的特性变得相对更加复杂,将直接影响管道系统的水锤演化。为了研究在实际管道中水锤的变化情况,本文基于Zielke模型对流固耦合作用(fluid-structure interaction,FSI)4-方程模型(four-equation model,4EM)建立的4-方程摩擦模型(four-equation friction model,4EFM)结合广义不可逆热力学理论(extended irreversible thermodynamics,EIT)进行改进,建立改进4-方程摩擦模型。通过MATLAB软件利用波速调整(wave-speed adjustment,WSA)插值方法的特征线法(method of characteristics,MOC),对新疆生产建设兵团第十三师自压输水管道中的关阀水锤压力进行数值计算,结果表明改进4-方程摩擦模型的计算结果相比4-方程摩擦模型以及其他计算模型与实测值具有更好的一致性,WSA相比其他线性插值方法可以减小插值误差。该改进模型可以应用在计算机中进行长距离重力流输水过程的水锤压力计算。
谢毅晖[8](2017)在《水电站压力管道流固耦合水击计算的研究》文中认为管道是水利水电枢纽中一种极其重要的输水、引水部件,连接管道的阀门或者水泵机组会经常性地启闭(停),阀门的启闭或者水泵机组的启停会造成有压管道内的流体产生水力暂态过程,当这种水力暂态过程严重时,会产生水击这种极端的非恒定流动现象。水击的发生会给管道系统的安全运行带来巨大的影响,因为其产生的巨大的压强增高或者降低会以水击波的形式在管道系统中传播。当管道的约束形式为弱约束形式时(除了地下埋管等在沿程施加了强约束的管道之外,均可以将其定义为弱约束管道),水击产生的压力升高或者降低会促使管道的振动,管道的振动又会重新引起新的水力暂态过程,所以这时管道系统内并存管道、流体两种介质的相互耦合作用,这就是所谓的管道系统中的流固耦合作用。求解水击的理论可以分为经典水击理论和流固耦合水击理论。经典水击理论早在200多年前就被有的学者提出来了,该理论考虑的条件较少且对真实情况做了许多简化,同时没有考虑管道的动力特性,由于该理论在指导实际工业生产的过程中简单易行,虽然其精确度不高,但是在过去一直被广泛采用。随着社会的进步和科学技术的发展,尤其是上世纪60年代以来发展起来的有限元法等数值求解技术在水击方面的应用,使得水击的流固耦合求解方法吸引了广大的专家和学者的注意力。在最近几十年发展起来的耦合水击求解法,其研究历程经历了由简单到复杂的过程。本文在理清了经典水击理论的数学模型及其求解方法(特征线法)的基础上,重点研究了 ADINA软件中流体模型和结构模型的计算程序所用的方程及其离散形式。最后利用ADINA软件的FSI求解模块对本文所要研究的问题做了数值模拟。整个流程的具体过程是:首先使用本文第二章所提出的经典水击理论特征线解法和第三章提出的流固耦合水击交错积分弱耦合解法对同一个模型进行了求解,并通过两种算法的求解结果做了对比,说明使用流固耦合算法来计算水击的必要性;然后基于ADINA软件对不同阀门关闭时间、不同管道长度、不同管壁厚度等情况做了流固耦合数值模拟;最后采用英国丹迪大学的压力管道的流固耦合实验数据和本文所提出的流固耦合计算做了对比,验证了本文所使用的流固亲合算法的合理性。
邹燚[9](2016)在《粗颗粒固液混合物在管流中水击特性研究》文中研究表明管道水力输送系统由于泵启闭、机械故障等引起提升管道中流速瞬间变化,导致管道内压力剧烈变化,产生的水击对管道破坏极大。对于含粗颗粒物料的固液两相流体,粗颗粒与流体跟随性较差,水击过程中动量传递特性与细颗粒差异较大。基于粒子跟踪测速技术(Particle Tracking Velocimetry,简称PTV)、粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry,简称PIV)以及压力测试系统,研究分析粗颗粒在管道断面的特性试验以及水击过程中颗粒跟随性变化和水击压力变化。得出如下结论:(1)通过PIV技术所采集的数据进行分析,在含低浓度下较细颗粒在管道断面中心部位流速最大,靠近管壁面的流速最小。通过经验公式计算出的清水流速分布曲线与通过试验拟合得出流速分布曲线趋势变化吻合。当平均流速为1.0m/s时,计算值略大于测试值;当平均流速为1.5m/s和2.0m/s时,计算值与测试值几乎重合。这说明0.1mm固体颗粒具有良好的跟随性。(2)通过PTV技术对粒子追踪可知,以管道中心为基点,颗粒在管道断面速度分布呈指数形式,符合圆管紊流分布的经验公式。位于管底部的颗粒流速略小与靠近管项部的颗粒流速。当水体平均流速一定,粒径越大时,颗粒跟随性越差;当颗粒粒径一定,水体流速越大时,颗粒跟随性较好。当水体流速较大时,由于管边壁摩擦的缘故,流体在管壁附近的所受阻力将增加,致使边壁粗颗粒速度大于水流速度。为解释颗粒在管道断面分布不对称,本文取断面上三个位置处的颗粒速度值,并对数据进行拟合。拟合公式的计算值接近实测值,最大误差不超过6.4%。管道断面颗粒跟随性复杂,故只取位于管道中部颗粒的跟随进行分析,拟合公式,其计算值与实测值吻合度较高。(3)结合PTV技术和压力测试系统,分析水力输送管道水击过程中的颗粒跟随性及水击压力。结果表明,在阀门关闭过程中颗粒速度逐渐较小,颗粒在管道断面速度分布呈指数分布。在水击过程中,由于重力作用,颗粒逐渐沉积于管道底部壁面。颗粒粒径与水体流速对颗粒跟随性影响较大。颗粒粒径越大,水体流速较小时,颗粒跟随越差。由于颗粒体积浓度较低,在一定流速下,颗粒粒径对水击压力影响不明显。但是流速的增加加强了流体的紊动效应,水击压力波峰宽度和波峰的持续时问相应增加。
朱建兵[10](2014)在《轴向耦合水击振动方程的改进研究》文中指出对于充液管道系统,水击又是一种不可避免的水力暂态现象,其巨大水击压强给管道系统带来了很大的安全隐患,水击动态特性的研究则对实际的充液管道系统的有着特别重要的意义。而水击计算的可靠性与正确性则依赖于水击计算理论,不断完善和改进耦合水击计算的基本方程对于实际工程的应用具有着重要意义。论文首先对传统的水击理论计算公式的推导、计算方法以及存在问题做了详细分析。我们已知,传统水击理论所用的连续性方程适用面较广,可用于任何恒定流或非恒定流的水力计算,但在发生水击时,管道内并存在液体压力波速、管道应力波速、流体流速,而经典的连续性方程并未能在微分方程中反映这个情况。另外,传统水击计算理论主要重点是研究流体的动力学行为对结构的影响分析,忽略了由于流体对结构运动状态改变而产生的流体运动变化,并且进行了大量的简化处理,这样导致一部分重要的系统信息丢失,不能更好的反应管道系统的实际运动状态。本文主要是基于现有的水击计算理论及其耦合理论,针对水击计算模型做进行进一步的分析和改进,提出用于计算耦合水击的基本连续性方程。本文将新推导的连续性方程进中水击波速与流速关系更正为考虑管道在纵横两个方向都反映水击耦合特性的耦合波速。并进一步处理得到用于计算耦合水击的改进的基本连续性方程,与简化后的流体动量方程、管道运动方程及物理方程构成了改进的轴向4-方程模型。将改进的轴向4-方程与文献[21]的数学模型对比分析,验证改进的4-方程模型用于耦合水击波的计算分析是可靠性、合理性。接着,利用特征线法将轴向4-方程模型进行变换,得到相对应的常微分方程,详细推导了特征方程计算各物理变量的迭代格式,及相应边界条件的处理。
二、FSI效应对管道水击运动特性的影响分析(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、FSI效应对管道水击运动特性的影响分析(论文提纲范文)
(1)民用飞机燃油管路流固耦合振动频域特性分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究目的和意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 课题研究背景 |
1.1.3 课题研究目的和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 输流管路流固耦合振动研究方法 |
1.2.2 输流管路流固耦合振动特性分析国外研究现状 |
1.2.3 输流管路流固耦合振动特性分析国内研究现状 |
1.3 论文主要研究内容 |
第2章 民机燃油管路流固耦合动力学模型建立及求解 |
2.1 引言 |
2.2 燃油管路流固耦合动力学模型基本理论 |
2.2.1 燃油直管路流固耦合动力学模型建立 |
2.2.2 燃油弯曲管路流固耦合动力学模型建立 |
2.2.3 燃油管路流固耦合动力学模型求解 |
2.3 燃油管路边界条件与外部激励 |
2.3.1 燃油管路边界条件 |
2.3.2 燃油管路外部激励 |
2.4 本章小结 |
第3章 考虑卡箍约束的燃油管路流固耦合振动特性分析 |
3.1 引言 |
3.2 带有卡箍的燃油管路动力学模型建立 |
3.2.1 卡箍约束点传递矩阵模型建立 |
3.2.2 卡箍等效刚度系数获取 |
3.3 卡箍约束下燃油管路流固耦合振动频域特性分析 |
3.3.1 燃油管路模型建立 |
3.3.2 边界矩阵及激励向量 |
3.3.3 燃油管路流固耦合振动特性分析 |
3.3.4 燃油管路流固耦合试验研究 |
3.4 本章小结 |
第4章 民机燃油管路流固耦合振动频域特性分析 |
4.1 引言 |
4.2 燃油管路模型建立 |
4.2.1 燃油直管路模型建立 |
4.2.2 燃油弯曲管路模型建立 |
4.3 壁厚对燃油管路流固耦合振动频域特性的影响分析 |
4.3.1 燃油管路总传递矩阵 |
4.3.2 边界条件及激励 |
4.3.3 壁厚对燃油管路振动特性的影响分析 |
4.4 流体密度对燃油管路流固耦合振动频域特性的影响分析 |
4.4.1 燃油管路总体传递矩阵 |
4.4.2 流体密度对燃油管路振动特性的影响分析 |
4.5 流量对燃油管路流固耦合振动频域特性的影响分析 |
4.5.1 燃油管路总传递矩阵 |
4.5.2 边界条件及激励 |
4.5.3 流量对燃油管路振动特性的影响分析 |
4.6 本章小结 |
第5章 民机燃油管路流固耦合试验研究 |
5.1 引言 |
5.2 试验台搭建及设备介绍 |
5.2.1 液压泵站系统 |
5.2.2 传感器组件 |
5.2.3 管路振动测试系统 |
5.2.4 试验台架 |
5.3 不同壁厚下燃油管路流固耦合试验研究 |
5.3.1 试验件制备及安装 |
5.3.2 试验步骤 |
5.3.3 试验结果处理及分析 |
5.4 不同流量下燃油管路流固耦合试验研究 |
5.4.1 试验件制备及安装 |
5.4.2 试验步骤 |
5.4.3 试验结果处理及分析 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
(2)液压管路流固耦合14-方程模型修正及振动特性分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 研究背景 |
1.1.3 研究目的和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 管路流固耦合概述 |
1.2.2 管路流固耦合数理模型研究现状 |
1.2.3 管路流固耦合计算方法研究现状 |
1.2.4 液压管路流固耦合振动特性分析研究现状 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第2章 液压管路流固耦合14-方程模型建立与修正 |
2.1 引言 |
2.2 直管流固耦合14-方程模型建立与修正 |
2.2.1 轴向振动模型 |
2.2.2 横向振动模型 |
2.2.3 扭转振动模型 |
2.2.4 直管流固耦合模型 |
2.2.5 直管流固耦合模型矩阵表达形式 |
2.3 弯管流固耦合14-方程模型建立与修正 |
2.3.1 轴向振动模型 |
2.3.2 横向振动模型 |
2.3.3 扭转振动模型 |
2.3.4 弯管流固耦合模型 |
2.3.5 弯管流固耦合模型矩阵表达形式 |
2.4 本章小结 |
第3章 液压管路流固耦合14-方程模型求解与验证 |
3.1 引言 |
3.2 液压管路流固耦合14-方程模型频域求解 |
3.2.1 管路动力学方程的频域解 |
3.2.2 管路传递矩阵法 |
3.3 液压管路流固耦合14-方程模型时域求解 |
3.3.1 动力学方程的时域解 |
3.3.2 传递矩阵法 |
3.4 边界条件与管路激励 |
3.4.1 边界条件 |
3.4.2 管路激励 |
3.5 算例验证与讨论 |
3.5.1 验证原理与过程 |
3.5.2 端点冲击验证与讨论 |
3.6 本章小结 |
第4章 考虑复杂边界的管路流固耦合振动特性分析 |
4.1 引言 |
4.2 管路模型及分析原理 |
4.2.1 管路模型 |
4.2.2 分析原理 |
4.3 复杂边界与激励 |
4.3.1 管路激励 |
4.3.2 管端边界 |
4.3.3 中间约束 |
4.4 管路流固耦合振动特性分析 |
4.4.1 频域振动特性分析 |
4.4.2 时域振动特性分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 考虑复杂边界的管路流固耦合振动特性试验研究 |
5.1 引言 |
5.2 试验系统基本说明 |
5.2.1 试验系统测试原理 |
5.2.2 传感器组件 |
5.2.3 测控系统 |
5.3 试验方案设计 |
5.4 试验结果分析 |
5.4.1 频域振动特性分析 |
5.4.2 时域振动特性分析 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
(3)水击试验与数值仿真研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题的背景和意义 |
1.2 水击研究现状 |
1.3 论文研究任务与内容安排 |
第二章 基本理论 |
2.1 经典水击理论 |
2.2 流固耦合水击理论 |
第三章 压力管道模型水击试验 |
3.1 试验基本情况 |
3.2 试验设备简介 |
3.3 压力管道模型设置 |
3.4 试验准备工作及工况设置 |
3.5 试验模型水力学计算 |
3.6 试验结果及分析 |
3.7 本章小结 |
第四章 水击计算的解析法和特征线法 |
4.1 经典水击理论数学模型 |
4.2 水击计算的解析法 |
4.3 水击计算的特征线法 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于ADINA的水击试验模型流固耦合及振动分析 |
5.1 ADINA软件介绍 |
5.2 压力管道水击的流固耦合类型 |
5.3 水击试验数值仿真及分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 A(攻读学位期间发表成果目录) |
(4)压裂液和石英砂与管道的多物理场耦合动力学分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
创新点摘要 |
主要符号 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 固液两相流流动特性研究现状 |
1.2.2 管道(柱)流固耦合振动的研究现状 |
1.3 论文主要研究内容 |
第二章 固液两相压裂液压力损失及诱导管道振动的实验研究 |
2.1 实验装置及方案 |
2.1.1 实验装置 |
2.1.2 实验方案及工况 |
2.2 实验结果分析 |
2.2.1 实验装置准确性验证 |
2.2.2 缩扩管压裂液压力损失分析 |
2.2.3 管道振动特性分析 |
2.3 本章小结 |
第三章 流体与颗粒群耦合的动力学模型及计算方法 |
3.1 流体与颗粒群的基本特征和流动参数 |
3.1.1 流体基本特征参数 |
3.1.2 颗粒群基本特征参数 |
3.1.3 流体与颗粒群(两相流)的流动参数 |
3.2 流体与颗粒群耦合动力学模型及颗粒受力分析 |
3.2.1 流体与颗粒群耦合动力学模型 |
3.2.2 运动颗粒在流体中的受力 |
3.3 流体控制方程及求解方法 |
3.3.1 流体基本控制方程 |
3.3.2 流体控制方程组求解方法 |
3.4 颗粒控制方程及求解方法 |
3.4.1 颗粒运动控制方程 |
3.4.2 颗粒碰撞力学模型 |
3.4.3 颗粒碰撞的搜索算法 |
3.4.4 离散元法的迭代时间步长 |
3.5 流体与颗粒群的耦合求解方法 |
3.5.1 流体与颗粒群耦合的参数传递 |
3.5.2 流体与颗粒群耦合的收敛条件 |
3.5.3 流体与颗粒群耦合求解的时间推进算法 |
3.5.4 流体与颗粒群耦合求解流程 |
3.6 流体与颗粒群耦合算例 |
3.6.1 静止流体域的颗粒沉降算例 |
3.6.2 齿型流道内颗粒运动算例 |
3.6.3 缩扩管内两相流压力损失算例 |
3.6.4 缩扩管内两相流冲蚀算例 |
3.7 本章小结 |
第四章 管道内流体与颗粒群耦合的流动特性分析 |
4.1 直管内两相流流动特性分析 |
4.1.1 计算参数及工况 |
4.1.2 数值模型及边界条件 |
4.1.3 结果分析 |
4.2 缩扩管内两相流流动特性分析 |
4.2.1 计算参数及工况 |
4.2.2 数值模型及边界条件 |
4.2.3 结果分析 |
4.3 弯管内两相流流动特性分析 |
4.3.1 计算参数及工况 |
4.3.2 数值模型及边界条件 |
4.3.3 结果分析 |
4.4 T型管内两相流流动特性分析 |
4.4.1 计算参数及工况 |
4.4.2 数值模型及边界条件 |
4.4.3 结果分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 流体-颗粒群-管道多物理场耦合的动力学模型及计算方法 |
5.1 流体-颗粒群-管道多物理场耦合的动力学模型 |
5.2 管道结构动力学的有限单元法 |
5.2.1 结构动力学有限元方程 |
5.2.2 结构动力学求解的Newmark积分法 |
5.3 流体-颗粒群-管道多物理场耦合的求解方法 |
5.3.1 流体-颗粒群-管道多物理场耦合的参数传递 |
5.3.2 流体-颗粒群-管道多物理场耦合的收敛条件 |
5.3.3 流体-颗粒群-管道多物理场耦合的求解算法 |
5.4 缩扩管的多物理场耦合振动分析算例 |
5.4.1 计算参数及工况 |
5.4.2 数值模型及边界条件 |
5.4.3 结果分析 |
5.5 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
发表文章目录和取得的科研成果 |
致谢 |
(5)水电站有压钢岔管流固耦合水击规律的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 抽水蓄能电站及月牙肋钢岔管的发展与研究 |
1.3 有压管道内的水击 |
1.4 水击理论的发展 |
1.5 本文主要研究任务与内容 |
第二章 经典水击理论 |
2.1 流体控制方程 |
2.1.1 连续方程 |
2.1.2 动量方程 |
2.1.3 能量方程 |
2.2 非恒定流的基本方程 |
2.3 经典水击方程 |
第三章 流固耦合水击理论 |
3.1 流体-结构耦合形式 |
3.2 耦合理论 |
3.2.1 运动描述 |
3.2.2 ALE描述下的控制方程 |
3.3 流固耦合水击数学模型 |
3.3.1 流固耦合水击流体运动方程 |
3.3.2 流固耦合水击管道运动方程 |
3.3.3 流固耦合界面 |
第四章 数值模型的建立 |
4.1 数值模型的选取与建立 |
4.2 计算工具及原理 |
4.2.1 ADINA在流固耦合领域的应用 |
4.2.2 ADINA FSI计算理论 |
4.3 模型参数设置 |
4.3.1 结构模块参数设置 |
4.3.2 流体模块参数设置 |
第五章 基于ADINA的管道水击数值模拟 |
5.1 末端阀门关闭时引发的水击 |
5.1.1 双机发电时阀门线性关闭引起的水击 |
5.1.2 双机抽水工况下阀门线性关闭引发的水击 |
5.1.3 单机发电时阀门线性关闭引起的水击 |
5.2 末端阀门线性开启时引起的水击 |
5.3 阀门非匀速线性开启时引起的水击 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
(6)储气库井注采管柱振动特性及密封性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 流固耦合振动分析 |
1.2.2 密封性研究现状 |
1.3 本文研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第二章 储气库井管柱气固耦合振动机理分析 |
2.1 注采管柱气固耦合轴向振动分析 |
2.1.1 基本假设 |
2.1.2 气固耦合轴向振动分析 |
2.2 注采管柱气固耦合横向振动分析 |
2.2.1 气固耦合横向振动分析 |
2.2.2 算例分析 |
2.2.3 固有频率因素分析 |
2.3 本章小结 |
第三章 储气库井管柱振动特性分析 |
3.1 注采管柱边界条件分析 |
3.2 储气库井预应力注采管柱固有特性分析 |
3.2.1 预轴力对固有频率的影响 |
3.2.2 预压力对固有频率的影响 |
3.3 储气库井管柱持续注采过程中谐响应分析 |
3.4 储气库井注采管柱瞬态动力响应分析 |
3.4.1 注采管柱注气初期振动特性分析 |
3.4.2 注采管柱关停井过程瞬态分析 |
3.4.3 注采管柱持续注采过程振动分析 |
3.5 储气库井管柱振动作用下的受力变形分析 |
3.5.1 不同注采量对管柱变形的影响因素分析 |
3.5.2 不同管径对管柱变形的影响因素分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 储气库注采管柱密封性研究 |
4.1 螺纹密封性机理分析 |
4.1.1 API螺纹接头密封性 |
4.1.2 特殊螺纹接头密封性 |
4.2 螺纹接头的有限元分析 |
4.2.1 螺纹接头有限元模型建立 |
4.2.2 API螺纹接头有限元结果分析 |
4.2.3 特殊螺纹接头有限元结果分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 地下储气库注采管柱力学行为研究软件开发 |
5.1 储气库注采管柱设计 |
5.1.1 储气库注采管柱应用环境与一般原则 |
5.1.2 储气库注采管柱强度设计 |
5.1.3 储气库注采管柱密封性设计 |
5.2 储气库注采管柱力学行为分析软件开发 |
5.2.1 软件开发软件执行标准和规范 |
5.2.2 软件执行开发环境 |
5.2.3 软件功能与操作说明 |
5.3 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
致谢 |
(7)基于改进4-方程摩擦模型的输水管道水锤压力计算(论文提纲范文)
0 引言 |
1 改进4-方程摩擦模型及求解 |
2 初始条件及边界条件 |
2.1 初始条件 |
2.2 边界条件 |
3 算例分析 |
4 结论 |
(8)水电站压力管道流固耦合水击计算的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 管道系统中的水击问题 |
1.2.1 经典水击计算理论 |
1.2.2 流固耦合水击计算理论 |
1.3 研究现状与进展 |
1.4 论文研究任务与内容安排 |
第二章 经典水击方程的特征线解法 |
2.1 概述 |
2.2 经典水击理论数学模型 |
2.3 经典水击数学模型的特征线解法 |
2.3.1 特征线法及特征线方程 |
2.3.2 特征线法的有限差分方程及边界条件 |
2.3.2.1 一阶有限差分方程 |
2.3.2.2 基本的边界条件和初始条件 |
2.4 本章小结 |
第三章 水电站压力管道流固耦合数学模型 |
3.1 流动控制方程 |
3.1.1 流体运动的描述 |
3.1.1.1 拉格朗日描述 |
3.1.1.2 欧拉描述 |
3.1.1.3 拉格朗日描述和欧拉描述之间的关系 |
3.1.2 随体导数 |
3.1.3 流动模型 |
3.1.3.1 有限控制体模型 |
3.1.3.2 无穷小流体元模型 |
3.1.4 拉格朗日描述下的流动控制方程 |
3.1.5 欧拉描述下的流动控制方程 |
3.1.6 任意拉格朗日-欧拉描述下的流动控制方程 |
3.2 流动控制方程的有限体积离散 |
3.3 结构动力学控制方程的有限元离散 |
3.3.1 连续介质力学中的结构动力学控制方程 |
3.3.2 结构动力学控制方程的有限元离散 |
3.4 耦合界面条件 |
3.5 本章小结 |
第四章 基于ADINA的水电站压力管道流固耦合分析 |
4.1 ADINA软件介绍 |
4.1.1 ADINA软件流固耦合计算的数值模拟原理 |
4.1.2 ADINA软件流固耦合数值模拟计算的步骤 |
4.1.2.1 建立结构模型 |
4.1.2.2 建立流体模型 |
4.1.2.3 执行流固耦合(FSI)计算 |
4.2 压力管道水击波动的流固耦合形式 |
4.3 水电站压力管道流固耦合水击计算 |
4.3.1 设计1 |
4.3.2 设计2 |
4.3.3 设计3 |
4.3.4 设计4 |
4.3.5 设计5 |
4.4 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
(9)粗颗粒固液混合物在管流中水击特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 研究目标与内容 |
第二章 粗颗粒在管流中运动特性及水击研究现状 |
2.1 固液两相流研究 |
2.2 水击基本理论 |
2.3 浆体水击研究成果 |
2.3.1 浆体与清水水力学特性差异 |
2.3.2 浆体水击特性 |
2.4 本章小结 |
第三章 粗颗粒固液混合物在管流中水击试验 |
3.1 试验系统与仪器 |
3.1.1 水击试验系统 |
3.1.2 试验测试方法与主要仪器 |
3.2 试验方法与试验方案 |
3.3 本章小结 |
第四章 管流中粗颗粒运动特性试验研究结果与分析 |
4.1 粗颗粒在管流断面中的速度分布 |
4.1.1 清水在管流中速度分布 |
4.1.2 颗粒在管流中速度分布 |
4.1.3 管道垂直断面颗粒浓度分布及速度概率分布 |
4.1.4 管道断面颗粒速度不对称性分析 |
4.2 粗颗粒在管流中与流体间的跟随性 |
4.3 本章小结 |
第五章 非恒定流中颗粒运动特性及水击特性变化 |
5.1 水击过程中流体与颗粒速度变化 |
5.1.1 水流速度变化 |
5.1.2 颗粒速度变化 |
5.1.3 颗粒与水流的跟随性 |
5.2 水击压力变化特征 |
5.3 本章小结 |
第六章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(10)轴向耦合水击振动方程的改进研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 传统水击理论发展及现状 |
1.3 水击耦合理论简介 |
1.3.1 国外充液管耦合理论的研究 |
1.3.2 国内充液管耦合理论的研究 |
1.4 充液管耦合振动计算方法 |
1.5 研究内容 |
第二章 传统水击理论简介 |
2.1 水击压强计算公式 |
2.2 水击波速计算公式 |
2.3 非恒定流基本方程组 |
2.3.1 运动方程 |
2.3.2 连续方程 |
2.4 水击基本微分方程组 |
2.4.1 水击的运动微分方程 |
2.4.2 水击的连续性微分方程 |
2.5 传统水击计算方法 |
2.6 水击计算的基本方法 |
2.6.1 特征线法简介 |
2.6.2 特征方程组 |
2.6.3 求解特征方程组 |
2.6.4 求解边界条件 |
2.7 小结 |
第三章 水击耦合振动理论及改进分析 |
3.1 输流管流固耦合振动的数学模型 |
3.2 充液管道耦合运动微分方程 |
3.2.1 充液管道模型及运动微分方程 |
3.2.2 充液管道基本方程 |
3.2.3 充液管轴向运动方程 |
3.2.4 液体连续性方程 |
3.2.5 液体动量方程 |
3.3 连续性方程改进分析 |
3.3.1 连续方程的改进简介 |
3.3.2 基于FSI的连续性方程改进分析 |
3.4 小结 |
第四章 水击轴向振动方程的求解分析 |
4.1 拟线性偏微分方程组的特征线法 |
4.2 特征方程组的推导 |
4.2.1 改进轴向4-方程分析 |
4.2.2 相容方程的推导 |
4.3 特征方程组的求解 |
4.3.1 相容方程的差分形式推导 |
4.3.2 边界条件推导 |
4.3.3 空间插值法 |
4.3.4 时间插值法 |
4.4 小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
四、FSI效应对管道水击运动特性的影响分析(论文参考文献)
- [1]民用飞机燃油管路流固耦合振动频域特性分析[D]. 车世超. 燕山大学, 2021(01)
- [2]液压管路流固耦合14-方程模型修正及振动特性分析[D]. 高海海. 燕山大学, 2021
- [3]水击试验与数值仿真研究[D]. 蔡微微. 昆明理工大学, 2020(04)
- [4]压裂液和石英砂与管道的多物理场耦合动力学分析[D]. 姚利明. 东北石油大学, 2019(01)
- [5]水电站有压钢岔管流固耦合水击规律的研究[D]. 代织韩. 昆明理工大学, 2019(04)
- [6]储气库井注采管柱振动特性及密封性研究[D]. 骆佳楠. 中国石油大学(华东), 2018(07)
- [7]基于改进4-方程摩擦模型的输水管道水锤压力计算[J]. 王振华,马习贺,李文昊,郑旭荣,张金珠. 农业工程学报, 2018(07)
- [8]水电站压力管道流固耦合水击计算的研究[D]. 谢毅晖. 昆明理工大学, 2017(11)
- [9]粗颗粒固液混合物在管流中水击特性研究[D]. 邹燚. 中央民族大学, 2016(02)
- [10]轴向耦合水击振动方程的改进研究[D]. 朱建兵. 昆明理工大学, 2014(01)