考虑流固耦合的管内压力波传递特性分析

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流固耦合现象的力学分析

流固耦合现象的力学分析流固耦合现象是指在流体与固体互相作用下产生的力学现象。

它在许多实际问题中都扮演着重要的角色，例如河流冲刷、风力发电机叶片受到的风压力、飞机机翼与空气的相互作用等。

在物理学中，我们可以通过一系列定律来分析流固耦合现象，并通过实验来验证我们的理论。

首先，流固耦合现象的分析离不开连续介质力学定律。

连续介质力学是物质运动的宏观力学理论，它假设物质是连续的，并考虑了宏观尺度上的平均效应。

其中最基本的定律是质量守恒定律和动量守恒定律。

质量守恒定律指出，在任何物理过程中，质量是守恒的。

具体到流固耦合现象中，我们可以通过实验来验证这一定律。

例如，我们可以设计一个容器，将含有某种流体的管道与固体结构相连接。

通过流体在管道中的流动，我们可以测量流体的质量，并与实验前后的质量进行比较。

如果质量守恒定律正确，那么我们应该得到相同的结果。

动量守恒定律则描述了物体上力的作用和物体运动之间的关系。

在流固耦合现象中，我们需要考虑流体和固体之间的相互作用力。

在实验中，我们可以通过建立一个闭合系统来验证动量守恒定律。

具体来说，我们可以设计一个装置，其中一个部分是由流体构成的，另一个部分是由固体构成的。

通过观察流体和固体之间的相互作用力，我们可以验证动量守恒定律是否成立。

除了连续介质力学定律，流固耦合现象的分析还需要考虑流体力学和固体力学的相关定律。

在流体力学中，纳维-斯托克斯方程是最基本的定律之一。

该方程描述了流体在不同条件下的运动。

我们可以通过使用带有适当边界条件的纳维-斯托克斯方程来分析流固耦合现象。

例如，我们可以考虑一个水流经过一个固体结构的情况。

我们可以通过实验来观察水流的流速和固体结构上的压力分布，并将这些观察结果与纳维-斯托克斯方程的解进行比较，以验证该定律的准确性。

在固体力学中，弹性力学定律是重要的分析工具。

弹性力学定律描述了固体在受到外力作用下的变形行为。

对于流固耦合现象，我们需要考虑固体结构受到流体力作用引起的变形。

分子动力学流固耦合-概述说明以及解释

分子动力学流固耦合-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述分子动力学和流固耦合是两个在物理学和工程领域中具有重要意义的研究领域。

分子动力学是一种模拟原子和分子在时间和空间上的运动规律的方法，通过数值计算来模拟和预测材料的性质和行为。

而流固耦合则是研究流体和固体之间相互作用的现象，包括了在流体中移动的固体物体受到的流体作用力，以及固体物体对流体流场的影响。

分子动力学和流固耦合的结合，即分子动力学流固耦合方法，能够更加全面地理解材料的性能和行为。

通过这种方法，可以研究材料在流体环境中的行为，如颗粒在流体中的运动、材料在流体中的应力和形变等。

这种研究方法在许多领域中都具有潜在的应用价值，如生物医学、材料科学、环境工程等。

本文将探讨分子动力学和流固耦合的基础理论、方法和应用，旨在深入了解这两个研究领域的关联性和重要性。

同时，我们也将展望未来在分子动力学流固耦合领域的研究方向，希望能够为相关领域的研究工作提供一定的参考和启发。

文章结构部分的内容可以如下编写：1.2 文章结构本文将分为三个主要部分，分别是引言、正文和结论。

在引言部分，我们将概括性地介绍分子动力学与流固耦合的概念和重要性，并说明本文的目的和结构安排。

在正文部分，我们将详细探讨分子动力学基础和流固耦合理论，以及它们在实际应用中的关系和作用。

最后，在结论部分，我们将总结分子动力学与流固耦合的重要性，并展望未来研究方向，以期为相关领域的研究和发展提供一些启示和建议。

通过这样的结构安排，读者可以清晰地了解本文的主要内容和逻辑脉络，从而更好地理解和掌握分子动力学与流固耦合的知识。

1.3 目的本文的目的是探讨分子动力学与流固耦合的关系，以及它们在科学研究和工程应用中的重要性。

通过深入分析分子动力学基础知识和流固耦合理论，结合实际应用案例，我们将展示二者之间的密切关联和互相促进的作用。

同时，我们也将讨论未来研究的方向，以期为相关领域的研究人员提供一些启发和参考，推动这一领域的发展和进步。

管道系统的流固耦合振动分析与振动控制

管道系统的流固耦合振动分析与振动控制管道系统中的流固耦合振动是一种常见的动力学现象，对于系统的安全性和可靠性具有重要影响。

因此，对管道系统的流固耦合振动进行分析和控制是非常必要的。

本文将介绍管道系统的流固耦合振动的基本原理、分析方法和振动控制技术，并分析其在实际应用中的一些问题和挑战。

一、流固耦合振动的基本原理管道系统的流固耦合振动是指在流体通过管道时，由于流体与管道壁之间的相互作用，产生的流固耦合振动。

其基本原理可以通过流体力学和结构力学的分析来解释。

在流体力学方面，流体在管道中流动时会产生压力波动，这些波动会传播到整个管道系统中，引起管道壁的振动。

而在结构力学方面，管道壁的振动会引起流体内部的压力波动，形成一个闭环的流固耦合振动系统。

二、流固耦合振动的分析方法为了对管道系统的流固耦合振动进行准确的分析，可以采用两种主要的方法：数值模拟和实验测试。

1. 数值模拟方法数值模拟方法是通过数学建模和计算机仿真来模拟管道系统的流固耦合振动。

其中，计算流体力学（CFD）方法可以用来模拟流体流动，有限元法（FEM）可用于模拟管道振动。

通过将这两种方法耦合起来，可以得到较为准确的流固耦合振动特性。

2. 实验测试方法实验测试方法是通过搭建实验平台来进行流固耦合振动的测试。

通过在实验平台上设置不同的工况和参数，可以获取管道系统的振动响应。

常用的测试方法包括压力传感器、加速度传感器等。

通过实验测试，可以获取系统的振动特性，并验证数值模拟结果的准确性。

三、振动控制技术为了降低管道系统的流固耦合振动，需要采取一些有效的控制手段。

目前常用的振动控制技术有两种：被动控制和主动控制。

1. 被动控制技术被动控制技术主要包括减振器和阻尼材料的应用。

减振器可以通过改变系统的固有频率或阻尼特性来吸收振动能量，从而减小振动幅值。

阻尼材料可以通过吸收或传导振动能量来减小系统的振动响应。

2. 主动控制技术主动控制技术则是通过在系统中添加控制器和执行器来主动调节系统的振动响应。

考虑流固耦合的典型管段结构振动特性分析

然后以Ｄｖｄｏａｉｎ单弯管模型为例，ｓ说明典型管段结构组合的管道系统的求解方法，并验证直管以及弯管模型和求解方法的正确性。最后，通过改变弯管的弯曲半径以及角度来对管道的流固耦合振动特性的影响因素进行分析。结果表明，弯曲角度以及弯曲半径越小，频谱曲线密集程度越低，耦合振动越弱，反之越强。
收稿日期６１６２１０一２
第一作者李艳华男，士生，９４年１生博１８０月通讯作者柳贡民男，授，士生导师教博
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为一个直管段，通过传递矩阵用直管的１程模型来４方
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第２９卷第６期
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考虑流固耦合的典型管段结构振动特性分析
李艳华，柳贡民，马
（．尔滨工程大学动力与能源工程学院，Ｉ哈哈尔滨
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１５０）２０４

管道及管路系统流固耦合振动问题的研究动态

第14卷　第3期应用力学学报V o l.14　N o.3 1997年9月CH INESE JOURNAL OF APPL IED M ECHAN I CS Sep.1997管道及管路系统流固耦合振动问题的研究动态α李　琳　喻立凡(北京航空航天大学　北京　100083)摘要对管道及管路系统流固耦合振动问题在近二十年来的进展作了综述。

根据问题特点,将本课题分为三个分支,即从紊流到振动噪声源的研究,流2弹耦合振动的研究和声2弹耦合振动的研究。

在分别总结这三个分支的研究成果的同时指出了尚需进一步研究的某些问题。

关键词:流固耦合;管路系统;振动噪声1　引　言管路系统流固耦合振动问题有着广阔的工程背景,它的研究成果可直接应用于水利电力、机械、化工、航空航天以及核工程等各个领域。

同时在学术领域,它也是一个十分诱人的课题, Jou rnal of F lu ids and Structu res的创始人M.P.Paidou ssis称之为A M odel D ynam ical P rob2 lem[1]。

因为,它物理模型简单,描述它的数学方程容易简化,特别是管路系统容易实现,这给理论研究与实验研究协同并进提供了极大的方便。

此外,管道虽然是最简单的流固耦合系统,但它却涉及了流固耦合力学中的大多数问题,而且由于它结构的简单性还使得学者们可以分别(或侧重)研究流体的某一特性(如可压性、粘性、流速)对系统的影响。

七十年代以来,管道及管路系统流固耦合的振动问题有了长足进展。

随着问题的深入,关于这方面的研究形成了三个分枝:——研究内流诱发管系振动及噪声幅射机理;——研究具有定常流速的不可压缩流体与管道弯曲振动的耦合以及在此流速下的管道稳定性分析;管道与不可压缩流体的耦合振动可称为液2弹耦合振动。

——研究可压流体中的声波与管道振动的耦合,这种耦合振动可称为声2弹耦合振动。

α来稿日期:1995211230本文将按此三个分支简述课题的进展状况。

流固耦合概述及应用研究进展

流固耦合概述及应用研究进展流固耦合概述及应用研究进展摘要流固耦合力学是流体力学与固体力学交叉而生成的一门力学分支。

顾名思义，它是研究变形固体在流场作用下的各种行为以及固体位形对流场影响这二者交互作用的一门科学。

流固耦合力学的重要特征是两相介质之间的交互作用(fluid．solid interaction)：变形固体在流体载荷作用下会产生变形或运动，而变形或运动又反过来影响流场，从而改变流体载荷的分布和大小。

总体上 ,流固耦合问题按耦合机理可分为两大类:一类的特征是流固耦合作用仅仅发生在流、固两相交界面上,在方程上耦合是由两相耦合面的平衡及协调关系引入的;另一类的特征是流、固两相部分或全部重叠在一起 ,耦合效用通过描述问题的微分方程来实现。

1 流固耦合概述1．1引言历史上，人们对流固耦合现象的早期认识源于飞机工程中的气动弹性问题。

Wright兄弟和其它航空先驱者都曾遇到过气动弹性问题。

直到1939年二战前夕，由于飞机工业的迅猛发展，大量出现的飞机气动弹性问题的需要，有一大批科学家和工程师投入这一问题的研究。

从而，气动弹性力学开始发展成为一门独立的力学分支。

如果将与飞机颤振密切相关的气动弹性研究作为流固耦合的第一次高潮的话，则与风激振动及化工容器密切相关的研究可作为流固耦合研究的第二次高潮。

事实上，从美国ASME应用力学部召开的历次流固耦合研讨会上可以看出，流固耦合问题涉及到很多方面。

比如：空中爆炸及响应，噪声相互作用问题，气动弹性，水弹性问题，充液结构内的爆炸分析，管道中的水锤效应，充液容器的晃动及毛细流中血细胞的变形，沉浸结构的瞬态运动，流固相互冲击，板的颤振及流体引起的振动，圆柱由于热交换引起支持附件松动的非线性流固耦合系统，声音与结构的相互作用，涡流与结构的相互作用，机械工程中的机械气动弹性问题等等。

1.2流固耦合力学定义和特点流固耦合力学是流体力学与固体力学交叉而生成的--I'l力学分支。

输流管道耦合动力特性分析

Ｊ／Ｈｅ－ｉｏｆｎｇ，ＢＡＩＣｈａｎｇ－ｑｉｎｇ，ＨＡＮＳｈｅｎｇ－ｌｉａｎｇ
（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＳｔｒｅｎｇｔｈａｎｄＶｉｂｒａｔｉｏｎｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，
降低了管道固有频率，但是在不同频率下流体对管道幅频响应的作用效果并不相同。关键词：振动与波；管道；流固耦合；动力特性；模态
中图分类号：０３５３．１
文献标识码：Ａ
ＤＯＩ编码：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６ — １３３５．２０１３．０５．００３
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｅｓｔｉｎｇａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｓｕｃｈａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｏｄａｌ，ａｍｐｌｉｔｕｄｅ —
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＤｙｎａｍｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＦｌｕｉｄ — ｓｔｒｕｃｔｕｒｅＩｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｉｎＦｌｕｉｄ－ｉｆｌｌｅｄＰｉｐｅｓ

海洋立管流固耦合动力特性研究

海洋立管流固耦合动力特性研究随着经济的高速发展，中国的能源需求越来越大。

在海上能源开发技术方面，海洋立管的设计一直是技术难题。

海洋立管由于所处的环境十分复杂，当外界激励频率与立管自身的固有频率接近时易发生共振现象，导致立管的损坏，进而影响海上石油开采工作，甚至会污染海洋环境。

所以，对海洋立管固有频率及其影响因素的研究具有一定的现实和理论意义。

本文通过建立海洋立管模型，分析其所处的环境，根据Hamilton能量方程，建立起海洋立管振动方程，并用幂级数方法对其求解，得到不同边界条件下的固有频率与流速、立管长度之间的关系，给出减少共振现象的方法。

本文研究发现，立管的固有频率与流速和立管长度成反比关系。

标签：海洋立管;固有频率;幂级数法一、课题的研究背景及意义（一）社会背景能源，是我们人类赖以生存的基本条件，也是国民经济发展前行的重要战略物质基础。

目前，深海处石油的探明开采技术仍是中国的薄弱环节。

以钻井平台搭建、海底管线的铺设、水上相关生产系统的构建、保障水下相关生产系统及流动等领域最为典型。

目前，中国在深海作业方面的相关经验是较为匮乏的。

例如，在铺设海底管道时，虽然我国对于深度小于300 米的技术已经能够掌握，但对深海的管道铺设还存在着一定的技术盲区。

海底管线非常脆弱，它们的流动保护性、疲劳强度及涡激振动这些关键因素都必须考虑在内，稍有疏忽就会影响整个勘探开采的过程。

所以，中国想要对大海深处的石油进行开采，不仅仅需要一些高技术的钻井平台，相关支撑技术能否得到突破也显得尤为重要。

因此，我国必须加大对深海技术的开发，特别是一些关键领域的关键技术需要进行深入研究。

（二）海洋立管的现状海洋立管是海底采油系统的重要组成部分，是连接平台设备和水底设备的重要桥梁。

同时，深水立管也是深海工程结构中极易遭到损坏的部件，因为它们通常普遍受到管道内流体的流动和管道外海洋环境的双重负荷。

因为立管的长度与管壁厚度之比很大，并且在中间没有相应的保护结构，所以，在内流与外载荷共同作用下，立管可以产生多阶的高模态涡激振动、浪致振动和立管干涉振动等等。

水下柔性结构流固耦合动力效应研究

水下柔性结构流固耦合动力效应研究一、研究背景随着科技的不断发展，水下工程领域在船舶、海洋平台、海底隧道等诸多方面得到了广泛的应用。

然而由于水下环境的特殊性，如高压力、低温、盐度变化等，使得水下柔性结构在设计和施工过程中面临着诸多挑战。

为了提高水下柔性结构的可靠性和耐久性，研究其流固耦合动力效应显得尤为重要。

流固耦合是指物质在外力作用下发生的变形与流动现象，在水下柔性结构中，由于受到水流、波浪、潮汐等多种外部因素的影响，结构内部的应力分布和变形状态会发生动态变化。

因此研究水下柔性结构的流固耦合动力效应，有助于揭示其在不同工况下的响应特性，为优化设计提供理论依据。

近年来国内外学者对水下柔性结构的流固耦合动力效应进行了大量研究。

这些研究成果不仅为水下工程的设计提供了有力支持，还为实际工程应用提供了重要的参考价值。

然而现有研究成果主要集中在理论分析和数值模拟方面，对于实际工程中的具体问题解决能力有限。

因此进一步深入研究水下柔性结构的流固耦合动力效应具有重要的理论和实际意义。

1. 水下柔性结构的定义和分类梁式结构：梁式结构是最常见的一种水下柔性结构，主要包括横向梁和纵向梁。

横向梁主要用于承受横向水压力载荷，纵向梁则用于承受纵向拉力载荷。

这种结构形式简单、通用性强，适用于各种水下工程应用。

桁架结构：桁架结构是由许多相互支撑的杆件组成的空间框架结构。

在水下环境中，桁架结构可以通过调整杆件长度和间距来实现对受力状态的改变，从而适应不同的工况要求。

桁架结构具有较高的刚度和稳定性，但其制造工艺较为复杂。

索穹顶结构：索穹顶结构是一种以钢索为骨架，通过锚固在海底固定物上的穹顶状结构。

索穹顶结构具有良好的抗风蚀性能和抗冲击能力，同时能够承受较大的水压力载荷。

然而由于钢索的限制，索穹顶结构的刚度较低，且制造成本较高。

悬链网结构：悬链网结构是由一系列相互连接的链条组成的网状结构。

悬链网结构具有良好的柔韧性和抗拉强度，能够在受到外力作用时产生较大的形变，从而吸收部分能量，减小结构的应力集中。

流-固耦合

流-固耦合流-固耦合是现代力学中的一个重要概念，指物体在流体中运动时，物体与流体之间相互作用的现象。

这种相互作用现象被广泛应用于海洋工程、船舶工程和风力发电工程等领域。

本文将从理论和应用两个方面介绍流-固耦合的概念和特点。

一、理论方面在流-固耦合中，流体的运动状态受到物体的影响，物体的运动状态也受到流体的影响。

因此，在研究流-固耦合现象时，要考虑物体的形状、大小、密度、表面形态等因素，同时也要考虑流体的流速、密度、黏度、压力等因素，这样才能较为准确地描述物体和流体之间的相互作用。

从理论上来说，流-固耦合现象是非常复杂的，需要运用现代力学中的流体力学和固体力学等理论对其进行研究。

在流体力学中，研究流体中的流动、稳定、湍流和动量转移等问题，而在固体力学中，研究物体的结构、应力和应变等问题。

将两个领域的知识相结合，才能较为全面地研究流-固耦合现象。

二、应用方面在海洋工程中，流-固耦合现象是非常重要的研究对象。

例如，在海洋上的钻井平台上，海浪和潮汐等流体运动状态对钻井平台的稳定性和安全性产生了重要影响。

而在船舶工程中，船舶在水中的运动状态同样需要考虑流-固耦合现象。

船舶的速度、形状、质量中心等因素会影响到水流的运动状态，而水流的流速、流向和波浪等因素也会影响到船舶的运动状态。

风力发电是近年来快速发展的一种可再生能源，而风力机的设计和研究中也需要考虑到流-固耦合现象。

风力机的叶片在风中旋转时，会引起周围风速的变化，从而影响到风力机叶片的运动状态。

因此，需要通过对流体力学和固体力学的研究，对风力机的叶片形状、材料、强度等因素进行优化设计。

总之，流-固耦合现象在现代工程应用中具有广泛应用前景。

研究这一现象需要充分结合现代力学中的理论知识，对于改善工程的安全性和效率具有重大意义。

基于流固耦合技术的压裂液管流特性研究

（．ｌｅｆｃａｉａｃｅｃｎｇｉｅｒｎ１ＣｏｌｇｅＭｅｈｎｃｌＳｉｎｅａｄＥｎｎｅｉｇ，ＤａｉｇＰｅｒｌｕＩｓｉｕｅ，Ｄａｉｇ１３ｏｑｎｔｏｅｍｎｔｔｔｑｎ３６１８，Ｃｈｎｉａ；
ｃｎｂｓｄｔｉｈｏｍｕａｉｎｏｄｒｕｉｒｃｕｉｒｅｓｂａｅｈｉｔｏｄ，ｗｈｉｈａｅｕｅｏｇｕｄｅｔｅｆｒｌｔｏｆｈｙａｌｃｆａｔｒｎｇｐｏｃｓｓｄｏｎｔｓｍｅｈｃ
ｆａｔｒｎｇｆｕｉｒｅｔｅｆｅｌｒｃｕｉｌｄｐｏｐｒｉｓａｔｒｆｏｗｉｈｒｇｈｐｐｅｉｓｗａｃｉｖｄ，ｔｅｈｅｓｅｄｒｐｎｇｔｏｕｉｌｎｅｓａｈｅｅｈｎｔｅｐｒｓｕｒｏ
ＳｕｙｏａｔｒｎｇＦｌｉｔｄｎＦｒｃｕｉｕｄＣｈａａｔｒｓｉｓＢａｅｎｒｃｅｉｔｃｓｄｏ
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Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｅｔｏｙｏｏｉｍｅｈａｉｓｎｄｆｕｄｍｅｈｎｉｓｗｅｅａｌｅｈｅｒｆｓｌｄｃｎｃａｌｉｃａｃｒｐｐｉｄ，ｆｕｄｓｌｄｏｕｉｇｌｉ — ｏｉｃｐｌｎｅｆｃｎｏｃｓｄｅａｉｎｗａａｅｆｅｔｉｔｏｎｉｒｔｏｓｔｋｎ．Ｔｈｅｆｎｉｅｅｅｅｅｈｏｓａｐｔｏｓｕｄｈｅｔａｓｅｉｔｌｍｎｔｍｔｄｗａｄｏｓｔｔｙｔｒｎｉｎｔｒｓｏｎｅｏｈｔｕｃｕｒｎｄｆｕｉｅｈｅｗａｅ — ｓｄｆａｔｉｌｉｌｅｐｓｆｔｅｓｒｔｅａｌｄｗｈｎｔｔｒｂａｅｒｃｕｒｎｇｆｕｄｆｏｗｅｔｎｔｒｃｕ— — ｄｗｉｈｉｈｅｆａｔ —

输液管道流固耦合振动特性的理论分析与试验

《装备制造技术＞2020年第8期输液管道流固耦合振动特性的理论分析与试验王亚锋，周苏枫(中国飞机强度研究所十五室，西安710065)摘要：通过试验和分析的对比研究,探讨了输液管道中液体压力和流速的变化对管道系统动力特性的影响，验证了飞机液压及燃油管系结构动力学分析的力学模型和计算程序的正确性。

关键词：输液管道Y振动Y动力特性中图分类号:V222文献标识码:A 0引言飞机的管路系统可视为飞机的血管，管道中传输的燃油、液压油、润滑油等流体对飞机安全正常飞行至关重要。

管内具有一定压力和流速的流体在流动过程中，受压力波动、管路弯头、管径变化等因素的影响造成流速改变,导致管路振动,管路的振动又会进一步改变流体的运动状态,二者相互作用、相互影响,这种管内流体与管道结构的相互作用流振动(Fluid and Solid Interaction Vibration,FSl)456。

严重的振动会导致管道，重。

因,输液管道的流振动研究不仅具备重要的理论研究值，具有的程，输液管路的有的重要研究内一p年来，结构动力和动技术研究作的不，的不，用进的技术、制技术和，对飞机液压燃油系结构进行动、成为可，这一年的。

等用有，流体、压力、、管路等因素对动机管路流有的影响叫邱等采用有和，对液管路固有进行和，管径、管、流体压力和流速、等因素对固有的影响叫等Hamilton理，一定、一输液管道的流振动制程，有、压力和流速与管道、流体压力和流速的关系叫张正用有，文章编号：1672-545X(2020)08-0125-03用动机液压管路不状态下的有和振，成叫体，有研究用有Hamilton原理，理论较为复杂，不于程应用。

本文程需求,选取较-较典边撑条件，用相关公式流体压力和流速对管道有的影响，进行。

该方法洁，便于工程应用。

1耦合振动的理论分析本文基于欧拉-伯努梁理论对输油管道振动进行理论。

在输液管道中，流体的压力和流速都会对管壁会产生作用，进使管道产生变形，直至诱管道振动。

航空工程中的流固耦合问题研究

航空工程中的流固耦合问题研究航空工程中的流固耦合问题是涉及空气动力学和结构力学的重要研究领域。

在航空器的设计和开发中，流体的运动对结构物的变形和应力有着重要的影响，而结构上的变形和应力也会改变流体的运动状态，这种双向的影响称为流固耦合。

本文将从流固耦合的基本概念、研究方法、典型应用等多个方面探讨航空工程中的流固耦合问题。

一、流固耦合的基本概念流固耦合是指流场和结构场的相互作用。

在航空工程中，流动场是指空气、液体等流体的流动状态，而结构场是指航空器的结构形态和变形状态。

流体与结构物相互作用的过程中，流体在结构物表面产生压力，从而引起结构物产生形变，而结构物的形变会改变流体流动的状态。

因此，流固耦合问题涉及到流体力学、结构力学、热力学等多个领域。

流固耦合的数学模型通常包括流体动力学方程和结构力学方程。

其中，流体动力学方程描述了流体的流动运动，包括质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程等；结构力学方程描述了结构物的变形和应力状态，包括弹性力学方程、塑性力学方程、动力学方程等。

二、流固耦合的研究方法流固耦合问题的研究方法通常可以分为实验方法和数值模拟方法两种。

实验方法是指通过实验设备模拟流体和结构物的相互作用，测量实验结果以获得流固耦合的一些规律或参数。

典型的实验方法包括风洞试验和结构物的振动实验。

风洞试验通常将缩比的航空器模型置于风洞中，通过测量模型周围的压力分布、速度分布等参数，推导出流场的运动规律；结构物的振动实验通常采用振动台模拟航空器在飞行中承受的机载振动，通过受力传感器和变形测量仪等设备，获得结构物的应力和变形状态。

数值模拟方法是指利用计算机建立流固耦合的数学模型，并通过数值计算获得流固耦合的相关参数。

数值模拟方法相比实验方法具有较高的精度和效率，尤其是在复杂场景下效果更加明显。

典型的数值模拟方法包括CFD(Computational Fluid Dynamics)和FEM(Finite Element Method)。

管道系统流固耦合分析与优化

管道系统流固耦合分析与优化随着科学技术的不断发展和对工程领域的要求日益提高，管道系统的流固耦合分析与优化成为一个重要的研究领域。

在石油、化工、能源、航空航天等领域中，管道系统的设计、运行和维护都需要进行流固耦合分析与优化，以保障系统的安全和效率。

流固耦合是指管道系统中流体流动与固体结构相互作用的过程。

在管道系统中，流体流动会对固体管道产生压力、液动力、摩擦力等力的作用，而固体管道的变形和振动会对流体流动产生影响。

因此，流固耦合分析可以帮助工程师深入了解管道系统的性能，进而优化设计和改进操作方法。

在进行流固耦合分析时，我们需要借助数值模拟和实验测试两种方法。

数值模拟是一种经济、高效的手段，可以通过计算流体流动和固体结构的数学模型，获得流体力学参数和固体结构的响应。

常用的数值模拟方法包括有限元法、计算流体力学方法等。

而实验测试则是验证数值模拟结果的重要手段，可以通过实验室测试或者现场监测来获取真实的数据。

在管道系统的优化过程中，我们可以从以下几个方面入手：1. 系统结构优化：对于复杂的管道系统，我们可以通过添加或删除支架、改变支架位置等方式来减少结构的变形和振动，从而提高系统的稳定性。

2. 流体参数优化：通过调整流体的流量、速度、压力等参数，可以减小流体对固体的作用力，减少对管道系统的破坏。

3. 材料选择优化：不同的材料具有不同的强度、刚度和耐磨性等性能。

选择适合的材料可以减小管道系统的变形和振动，提高系统的使用寿命。

4. 动态响应优化：在管道系统的运行过程中，考虑到流体流动和固体结构的动态响应，可以采取措施来减小系统的共振现象，避免系统损坏。

总之，管道系统的流固耦合分析与优化是保障系统安全和效率的重要手段。

通过对流体流动和固体结构相互作用的深入研究，可以优化设计、提高性能，并保证管道系统的正常运行。

未来，随着技术的不断进步，我们可以预见，在管道系统流固耦合分析与优化领域将会有更多创新和发展。

压力管道流固耦合振动特性分析

压力管道流固耦合振动特性分析
陈香林;周文禄
【期刊名称】《火箭推进》
【年(卷),期】2007(033)005
【摘要】压力管道系统中存在流体和结构之间的耦合振动.因此,在研究压力管道的动态特性时,应考虑管内流体对管道结构动态特性的影响.本文以某动力系统空间管路为研究对象,采用Galerkin法对导管-流体组成的耦合系统进行有限元离散,建立耦合系统控制方程.在此基础上,用考虑初应力刚度的有限元法,对导管充压前、后的振动特性进行了数值计算,详细分析了流固耦合作用对导管结构振动特性的影响,并与试验结果进行了比较分析.结果表明,流固耦合作用对导管模态振型的影响很小,但对导管各阶固有频率有不同程度的影响.
【总页数】5页(P27-31)
【作者】陈香林;周文禄
【作者单位】北京航天动力研究所,北京,100076;北京航天动力研究所,北
京,100076
【正文语种】中文
【中图分类】V434
【相关文献】
1.基于流固耦合的气液两相流管道振动特性分析 [J], 王晓丹;冯斐斐;汪继录
2.弹性螺旋桨流固耦合振动特性分析 [J], 谈宇航;彭伟才
3.盾构隧道竖井内油气管道流固耦合振动特性分析 [J], 孔令钱;唐怀平;陈荟键;肖骁千里
4.盾构隧道竖井内油气管道流固耦合振动特性分析 [J], 孔令钱;唐怀平;陈荟键;肖骁千里
5.基于Workbench的流固耦合作用下三通管振动特性分析 [J], 韩天宇;郭长青;谌冉曦
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常见的流固耦合问题

常见的流固耦合问题流固耦合问题是力学领域中的一类重要问题，涉及到流体力学、固体力学、热力学、化学反应、电磁学、生物力学、环境科学和工程应用等多个方面。

本文将分别介绍这些方面的流固耦合问题。

1.流体力学方面流体力学方面的流固耦合问题主要涉及到流体与固体之间的相互作用。

例如，在流体动力学中，流体对固体边界的冲击和摩擦力可以影响固体的稳定性和形状；在流体静力学中，流体对固体表面的压力分布可以导致固体的变形和破裂。

此外，流体的流动和温度变化也会影响固体中的热应力分布。

2.固体力学方面固体力学方面的流固耦合问题主要涉及到固体在流体作用下的力学行为。

例如，在海洋工程中，船体在波浪作用下的振动和变形会影响船的性能和安全性；在航空航天领域，飞行器在空中飞行时，空气对飞行器表面的压力分布会导致飞行器的变形和疲劳裂纹。

此外，固体在高温、低温或腐蚀性流体环境中的性能也会受到很大影响。

3.热力学方面热力学方面的流固耦合问题主要涉及到热量传递和热力学效应对流固耦合的影响。

例如，在能源工程中，热流体对换热器中固体材料的影响会直接影响设备的性能和安全性；在化学工业中，化学反应过程中产生的热量对反应器和管道中的固体材料性能有很大影响。

此外，温度变化还会引起固体材料的热膨胀和热应力分布变化。

4.化学反应方面化学反应方面的流固耦合问题主要涉及到化学反应过程中产生的流体和固体材料之间的相互作用。

例如，在石油化工中，石油裂解过程中产生的气体和液体对反应器中固体材料表面的腐蚀和冲刷会影响设备的使用寿命和安全性；在环保领域，化学反应过程中产生的有毒有害气体对催化剂和吸收剂的性能有很大影响。

此外，化学反应过程中产生的热量也会影响流体的温度分布和热力学效应。

5.电磁学方面电磁学方面的流固耦合问题主要涉及到电磁场对流体和固体之间相互作用的影响。

例如，在电磁泵中，电磁场对流体的压力和速度分布有很大影响；在电磁分离中，电磁场可以用于分离不同磁性的颗粒物。

管道系统的流体结构耦合振动分析与控制

管道系统的流体结构耦合振动分析与控制管道系统作为工业领域中常见的一种输送介质的工程装置，其运行过程中会产生振动问题，严重影响系统的稳定性和安全性。

为了确保管道系统的正常运行，我们需要对其进行流体结构耦合振动分析与控制。

本文将对流体结构耦合振动的原理、分析方法和控制策略进行探讨。

一、流体结构耦合振动的基本原理在管道系统输送流体过程中，流体通过管道时会产生压力脉动和流动激励力，而这些力会作用于管道结构，导致结构振动。

同时，结构振动会影响流体流动的稳定性和传递特性，形成了流体结构耦合振动的现象。

具体而言，流体结构耦合振动的机理包括两个方面：一是流体力学效应对结构振动的影响，例如流体的质量和惯性力、压力脉动和流动激励力等；二是结构力学效应对流体流动的影响，例如管道结构的刚度和阻尼特性。

二、流体结构耦合振动的分析方法为了准确分析管道系统的流体结构耦合振动情况，我们可以采用数值模拟方法和实验方法相结合的方式。

数值模拟方法主要包括有限元方法和计算流体力学方法。

有限元方法可以对管道结构进行静态和动态的力学分析，得到结构的模态特性和固有频率。

计算流体力学方法可以模拟管道内的流体流动情况，得到流体的压力分布和流速分布。

实验方法主要包括振动台试验和实际工程应用试验。

在数值模拟方法方面，有限元方法可以通过建立结构的有限元模型，求解结构的固有频率和振型，并进一步计算结构的响应。

计算流体力学方法可以通过建立流场的数值模型，求解流体流动的各种参数，如压力、流速等。

综合考虑流体力学效应和结构力学效应，可以得到流体结构耦合振动的特性。

三、流体结构耦合振动的控制策略为了减小管道系统的振动幅值，保证系统的正常运行，我们可以采用多种控制策略。

一种常见的方法是通过结构的优化设计来改善其动力特性，例如增加结构的刚度、减小结构的质量等。

另一种方法是采用主动振动控制技术，利用传感器和执行器实时监测和调节结构的振动，使其保持在可接受的范围内。

还可以采用被动振动控制技术，通过阻尼器、隔振器等装置来吸收和分散结构的振动能量。

流固耦合下传热管的模态分析

管模态的影响，对于正确的传热管模态分析，从而得到其固有频率以及相应的模态振型十分重要。
由于频率和各阶模态作为结构的固有特性只与结构自身有关，对于传热管来说，其固有特性只与传热管的壁厚、管径、管长、结构材料以及其上的约束形式相关。但是又由于管壳侧和管侧的流体则会对传热管产生一个附加质量，该附加质量出现在结构振动方程中的质量矩阵一项里，从而直接影响结构的固有频率。其它的因素，如温度、介质流速、介质压力等都是以它们在结构上产生的预应力的形式来影响传热管模态的。ＣＦＲ蒸汽发生器传热管壳侧是高温的液态钠，管侧是高温高压的水蒸汽。因此必须考虑两侧介质产生的
ｍ爻＋ｃ＋ｋｘ＝ｆ（ｘ）
（１）
其中ｆ（Ｘ）是外力载荷，将式（１）按照一定的形式合成以
２０１８年第１７卷第１２期
流固耦合下传热管的模态分析
口祁文静张程许义军杜爱兵
【内容摘要】正确分析出传热管工作的真实环境，对于传热管的模态计算十分关键，从而为防止共振发生的抗振计算提供数据支持。本文利用有限元软件ＡＤＩＮＡＳｔｒｕｃｔｕｒｅ中的Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ／Ｍｏｄｅｓ模块对三种不同支撑形式下的蒸汽发生器样机传热管的前１０阶模态进行计算分析，结果发现当只考虑壳侧单相液态金属钠的情况下计算得到的传热管固有频率要低于在空气中的；且流固耦合产生的附加质量对三种不同支撑形式下的传热管各阶频率产生的影响很相近，都在６．３％左右。

流–固耦合共振式流体滤波器性能研究

Figure 4. Relationship between diameter of damping hole and filter coupling resonance frequency 图 4. 阻尼孔直径与滤波器耦合共振频率的关系
DOI: 10.12677/met.2020.92003
30
机械工程与技术
πDa4
+
4ρ πDa2
s La
、
Yz
(s)
=
iωV ρc2
，式中 ω
为流固耦合共振角频率，rad/s； ξ
为阻尼系数；R2、R3为等效流体管路单位长度的
液阻；l2、l3为等效流体管路单位长度的液感； Da 为等效钢直管直径， La 为等效钢直管长度。Yz (s) 为滤
波器负载导纳，式中c为声速。由上式可知，插入损失为 Ki 滤波器的结构尺寸、阻尼因子、边界条件等密切相关[8]。
摘要
针对液压系统脉动压力衰减和抑制问题，论文设计了一种流–固耦合共振式流体滤波器，分析了滤波器弹性结构振动体的薄板直径及厚度、阻尼平衡孔直径及长度、静压平衡容腔体积等结构参数对滤波器耦合共振频率的影响。在试验台上测试了滤波器的使用效果，耦合共振时压力脉动衰减幅度最大可达44.8%，在泵的压力脉动基频与振动体固有振动频率相差50 Hz的情况下，压力脉动衰减幅度仍达到了28.6%，显示该滤波器对压力脉动良好的抑制效果，具备很好的开发应用价值。
DOI: 10.12677/met.2020.92003
28
机械工程与技术
罗雅云等
Figure 1. Schematic diagram of fluid-solid coupling resonant fluid filter 图 1. 流–固耦合共振式流体滤波器原理图

基于波有限元法的流固耦合结构波传导问题

基于波有限元法的流固耦合结构波传导问题倪广健;林杰威【摘要】采用波有限元方法研究流固耦合结构中的波传导问题。

该方法以有限元法为基础，首先建立研究对象的有限元法模型，得到模型的动态刚度矩阵。

通过对动态刚度矩阵的重新排列组合得到研究对象的传递矩阵，求解传递矩阵的特征值问题可以得到分别代表自由波传递的波数和波模。

该研究首先分析独立流体结构和固体结构中的振动问题，并比较了采用波有限元法和理论方法求解得到的固体结构中波数分布情况，验证了模型的正确性。

随后采用波有限元法分析流固耦合结构中的波传导问题。

波有限元法的应用并不局限于所给出的均匀或周期性结构，还可将其应用于缓慢变化的非均匀结构。

%Wave propagation in a fluid-structural coupled system was presented here using a combined finite element method and wave approach (the wave finite element method).The method was based on the finite element descriptions of the model.The eigenvalue problem of the model transfer matrix derived from the dynamic stiffness matrix of the model was solved to give eigenvalues and eigenvectors,they determined free wave propagation.Free vibration problems of the separated structure and independent fluid structure were analyzed firstly.Wavenumber distributions in a plate strip were calculated using both the wave finite element method and the analytic method.The results showed that the model and the method are accurate.Numerical examples of wave propagation in a fluid-structural coupled system was then presented.Moreover,it was shown that the application of the wave finiteelement method is not limited to uniform or periodic structure,but can be extended to non-uniform structures with slowly varying properties.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】6页(P204-209)【关键词】波传导;流固耦合;有限元;波有限元【作者】倪广健;林杰威【作者单位】天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津 300072;天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津 300072【正文语种】中文【中图分类】O327流固耦合结构在工程领域中很常见并且扮演着重要的角色。

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（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｏｗｅｒａｎｄＥｎｅｒｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ）
振动与冲击第３１卷第２４期ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＩＯＮＡＮＤＳＨＯＣＫＶｏｌ．３１Ｎｏ．２４２０１２

考虑流固耦合的管内压力波传递特性分析
的响应及不同管路结构对压力波的影响，但他们的研究均是基于理想化的自由或封闭的流体边界。由于管路末端的声负载会对管内压力波的传播产生很大的影
８］，而在自由和封闭边响，甚至会制约管口声源的振动［
界条件下，管内压力波处于全反射状态，这种边界条件下的压力响应中不可避免地包含了边界反射的影响，因而基于这类边界是无法准确得出管道形状对压力波
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＣｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇＣｏｒｉｏｌｉｓｆｏｒｃｅ，Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｏｎｅａｎｄｍｉｇｒａｔｉｏｎｏｎｅ，ａ１４ｅｑｕａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｐｉｐｅｓｗｉｔｈｆｌｕｉｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ａｎｇｌｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｍａｔｒｉｘｂｅｔｗｅｅｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｉｐｅｓａｎｄｔｈｅｔｒａｎｓｆｅｒｍａｔｒｉｘａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｆｏｒ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｍｏｄｅｌａｎｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｗｅｒｅｖａｌｉｄａｔｅｄａｆｌｕｉｄｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｖｅｎｏｎｒｅｆｌｅｃｔｅｄｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｗｉｔｈｎｕｍｅｒｉｃａｌｅｘａｍｐｌｅｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｌａｗｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｌｕｉｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄａｎｇｌｅｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｐｉｐｅｓｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｖｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄ，ｉｔｉｓｍｏｒｅｏｂｖｉｏｕｓｗｈｅｎｆｌｕｉｄａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．ＩｔｗａｓｓｈｏｗｎｔｈａｔａｓｔａｎｄｉｎｇｗａｖｅｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｏｃｃｕｒｓｄｕｅｔｏＦＳＩｐｉｐｅａｔｔｒｉｂｕｔｅａｒｅｍｏｒｅｓｉｍｉｌａｒ；ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＦＳＩｏｎｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｖｅｒｅａｃｈｅｓｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｗｈｅｎｔｈｅｆｌｕｉｄｂｅｃｏｍｅｓａｎａｂｓｏｌｕｔｅｒｉｇｉｄｂｏｕｎｄａｒｙ；ｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｖｅｒｅｓｏｎａｎｃｅｐｅａｋｓｉｎｃｒｅａｓｅｗｈｅｎｔｈｅａｎｇｌｅｂｅｔｗｅｅｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｉｐｅｓａｐｐｅａｒｓａｓａｒｅｓｕｌｔｏｆＢｕｒｄｏｎｃｏｕｐｌｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｓｅｐｅａｋｓａｒｅｍｏｒｅｅａｓｉｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｔｈｅａｎｇｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｌｕｉｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ（ＦＳＩ）；ｔｒａｎｓｆｅｒｍａｔｒｉｘｍｅｔｈｏｄ；ｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｖｅ；ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ管路噪声是船舶噪声的一个重要组成部分，它来源于管系结构振动噪声和流体噪声两部分。海水管路的结构振动噪声会传递到其它结构，并激励流体产生声辐射；管道内的流噪声不仅会伴随流体在管内传播还通过管壁向外辐射噪声。研究表明海水管路中的流体压力脉动是产生流噪声的主要根源，除引发流噪声外，压力脉动还直接导致管道的应力脉动和结构振动，特别是当脉动频率与管道系统的固有频率接近时，压力脉动的幅值更大，因此更具危害性。由于流体本身就是一种极好的噪声传播途径，使得流噪声沿着管路传播，并从管口辐射出去，因此流噪声成为研究海水管路噪声的主要对象。国内外很早就开始对管路系统的振动噪声开始了
李帅军，柳贡民，陈浩
（哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，哈尔滨１５０００１）
摘要：考虑流体的科氏力、离心力以及迁移力，导出直管１４方程的流固耦合模型，建立不同管段间的角度转换
矩阵和流体压力波透射边界的传递矩阵，并验证了该模型及算法的正确性。通过改变介质参数、流体边界条件以及管段间的夹角，对流固耦合作用下的管内压力波传递特性的影响规律及其特征进行了分析和研究。结果表明，由于流固耦合的作用，即使流体在透射边界时，弹性管内亦会出现一定的驻波，且管内介质及管道属性越相近，驻波现象越明显；流固耦合对压力波的影响在流体为“ 绝对硬” 边界时达到最大；当管道强制流体改变运动方向时，由于Ｂｕｒｄｏｎ耦合的作用，使得压力波的频域响应共振峰增多，并且这些新增的共振峰受转角影响更为明显。关键词：流固耦合；传递矩阵；压力波；传递特性中图分类号：ＴＢ１２３文献标识码：Ａ
ＰｒｅｓｓｕｒｅｗａｖｅｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｆｌｕｉｄｆｉｌｌｅｄｐｉｐｅｓｗｉｔｈｆｌｕｉｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎＬＩＳｈｕａｉｊｕｎ，ＬＩＵＧｏｎｇｍｉｎ，ＣＨＥＮＨａｏ
· · ｙ（ｚ，ｔ）＝［Ｖ，Ｐ，ｕ，ｆ，ｗ，ｆ，θ ，ｆ２２ｙｙｘ · Ｔｍ，ｗ，ｆ，θ ，ｍ，θ ，ｍ］ｘｘｘｙｙｚｚ · · ·
·
·
考虑管路轴向伸缩、横向弯曲和周向扭转以及管内流体运动，同时考虑泊松耦合，流体压力及流体流速引起的离心力、科氏力及流体迁移力，忽略摩擦耦合，７］，可建立输流直管的１４方程模型如下：参考文献［轴向方程：ＶＶ１Ｐｆｆ＋Ｖ＋＋ｇｓｉｎ＝０ β ｔ０ｚ ρ ｆｚ
· · ·
·
（１３）（１４）
１管路系统传递矩阵模型的建立及求解
１１直管数学模型的建立
式中：角标ｘ，ｙ，ｚ为方向，ｐ为管道，ｆ为管内流体；ｕｚ
图１输流管道示意图Ｆｉｇ１Ｆｌｕｉｄｆｉｌｌｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅ
·
轴向振速，ｗ为管道的横向振速，θ为角速度，ｆ为管壁内力，ｍ为弯（扭）矩，Ｐ为流体截面的平均压力，Ｖｆ为流体截面的平均脉动速度，ｇ为重力加速度，β为管道轴线与水平面的夹角，Ａ截面积，κ为剪力分布系 ′ 为修正后的体积模量，ｖ为数，Ｇ为剪切弹性模量，Ｋ管道材料泊淞比，ρ 为密度，ｅ为管壁厚度，Ｒ为管道内半径，ＶＥ为杨氏模量，Ｉ为轴惯０为流体平均流速，性矩，Ｊ为极惯性矩。（１）（２）（３）（４）引入包含各向运动变量的时域状态向量：
收稿日期：２０１１－０９－１９修改稿收到日期：２０１１－１２－１９第一作者李帅军男，博士，１９８６年生
１］研究，上世纪５０年代，Ａｓｈｌｅｙ等［尝试解释阿拉伯半
岛输油管道的振动情况，因而建立了输流管道横向振
２］动的运动微分方程。任建亭等［用行波方法基于流固３］耦合（ＦＳＩ）模型分析了液压水击振动响应，杨晓东等［
１７８
振动与冲击２０１２年第３１卷
· ２ＡＶ ρ ｆｆ００ θ＝Ａｙ · · ｆｗｘｘ＋ＡＧ－ＡＧθ ０ κ κ ｐｐｙ＝ｔｚ
的影响的。另外，在实际管路系统中，由于流体阻尼作用，可认为具有透射边界的管段也是普遍存在的（如可近似认为无限长的输流管道，循环管路等）。ＹＳＮＯＩＳＥ等商业软当考虑流固耦合作用时，使用Ｓ件研究管内压力波特性的计算较为繁琐，基于此本文将在考虑流固耦合的情况下，建立描述压力波传递特性的数学模型以及包括无反射端在内的几种常见边界模型，通过传递矩阵的方法，分析在不同声学边界下管内压力波传递特性以及不同管道结构对压力波特性的影响。从而为管路系统的降噪及减振研究提供参考。