输液管道的振动特性
充液管道振动特性理论与实验研究的开题报告
充液管道振动特性理论与实验研究的开题报告1. 研究背景在工业生产和实验研究中，充液管道振动经常出现。
管道振动会引起管道强度下降、疲劳破坏等问题，严重时还会导致泄漏事故的发生。
因此，对充液管道振动特性进行研究具有重要意义。
2. 研究目的本研究的主要目的是探究充液管道振动特性，包括振动频率、振幅、谐振现象等方面，并对其进行实验验证。
3. 研究内容（1）分析充液管道的振动特性通过建立管道振动的数学模型，分析充液管道的振动特性，如振动频率、振幅、谐振现象等。
（2）设计实验方案设计一系列实验方案，依据理论预测的振动特性进行实验验证。
（3）进行实验研究搭建实验装置，对设计好的实验方案进行实验研究，记录并分析实验数据。
（4）对实验结果进行分析与研究对实验数据进行处理，利用数学方法进行分析，得出结论并与理论结果进行对比。
4. 研究方法本研究将采用理论分析和实验研究相结合的方法。
（1）理论分析建立充液管道的振动数学模型，通过理论分析分析管道振动的特性。
（2）实验研究设计一系列实验方案，采用模拟实验方法进行实验研究，记录并分析实验数据。
5. 预期成果通过本研究，预计能够得到以下成果：（1）系统分析充液管道的振动特性，揭示其振动频率、振幅、谐振现象等特点。
（2）研究充液管道的振动特性对管道安全的影响。
（3）验证理论分析的准确性，同时对相关实验方法提出改进性建议。
6. 研究意义（1）为工业生产和实验研究提供理论依据。
（2）对充液管道的安全性能提出更加科学合理的要求。
（3）对相关领域研究提出新的思路和方法。
管道振动分析
输水管道振动分析水利水电工程和农业水利工程中，为了减小蒸发、输水方便、利于控制，常采用压力管道进行输水。
在管道输水过程中，往往会发生管道的振动现象，若管线长期振动会遭受疲劳破坏，进而引发管线断裂、水体外泄等事故。
应在设计中予以考虑。
1.输水管道振动机理在压力和流速作用下，管道壁会承受动水压力，动力设备、来流条件、流体输送机械操作和外部环境的刺激会使管道产生随机振动。
管道、支架和相连设备构成一个结构系统，在激振力的作用下，系统会发生振动。
管道振动分为两个系统：一个是管道系统，一个是流体系统。
压力管道的激振力来源于系统自身或系统外部。
来自系统自身的激振力主要有与管道相连接的机器的振动和管内流体不稳定流动引起的振动；来自系统外的主要有风、地震等。
振动对压力管道而言是交变荷载，危害程度取决于激振力的大小和管道的抗震性能。
2.管道激振力分析来自系统内部的激振力主要有以下几种：2.1 由于运动要素脉动产生的脉动压力实际工程中的液体流动多属于紊流，其基本特征是许多大小不等的涡体相互混掺着前进，在流动过程中流速、压强等运动要素会发生脉动，继而产生脉动压强和附加切应力，管道在此作用下会发生振动。
2.2 由于气蚀产生的冲击力对于部分压力管道，基于提供水流动能和节省工程投资的需求，常选择断面较小的管道，管道内流动的水流为高速水流。
水流流动过程中动能较大，压能较小，当压强低于同温度下的气化压强时，部分液体发生气化，产生空泡。
空泡随液流前进的过程中逸出，当压强增大，其自身的存在条件被破坏后，空泡发生溃灭。
空泡在管壁附近频频溃灭，会在瞬间产生较大的冲击力，使管道发生振动。
2.3 由于水击产生的水击压力压力管道中流动的液体流速因某种外界原因发生急剧变化时（如阀门开启或关闭），由于液体具有一定的压缩膨胀性，液体内部压强产生迅速交替升降，这种交替升降的水击压力像锤子击打在管壁、阀门或其他管路元件上一样，造成管道的弹性变形和振动。
14第十四章、管道振动分析ppt课件
2〕机械振动系统鼓励管道产生 的振动。
管道本身、管道附件和支架等所 构成的管路系统实践上也是一个机械 振动系统，当压力脉动作用在管路的 转弯处或管道截面变化处，将产生不 平衡力，此力将引起管道的机械振动。
消费实际阐明，紧缩机机组及管 道的振动，绝大部分都是气流脉动所 引起的。气流脉动将激发管道产活力 械振动。管道振动反过来又会引起机 组的振动。因此，消除管道系统的振 动，首先应思索消除气流脉动。
图12-4所示为液体流经节流口处出现 空穴景象的表示图。当液体流到图示节流 口的喉部位置时，根据伯努利方程，该处 压力值将降到很低。假设在任务温度下， 此压力值如低于液体的空气分别压，溶解 于液体中的空气将迅速大量分别出来；如 低于液体的饱和蒸汽压，液体将迅速汽化。 不论是前者还是后者，液体中都将出现大 量气泡，这些气泡随着液体流到压力较高 的部位处，因受不了高压而破灭，产生部 分的液压冲击，发出噪声并引起管道振动。
12.4 压力脉动及压力不均匀度
12.5 消除与减弱管道振动的措施
12.6 简单管系的构造固有频率
物体的振动是指物体在平衡位置附近所作的往复运动。最 简单的振动系统是如图12-20的所示的单自在度振动系统。 自在度是指确定振动系统的位置所需的独立参数的数目。 图12-20中所示的质量弹簧系统被限制在铅垂方向作运动， 略去弹簧质量，系统的位置可完全由弹簧的变形确定，因 此是单自在度系统。实践管道可以看成延续的弹性体，所 以它是一个无限多自在度振动系统。
1〕液压系统中换向阀封锁，忽然停顿管 道中液体流动，出现液压冲击，使管道 产生振动。 在图12-1所示液压系统中，当换向阀开 启且开度不变时，液体在管道内坚持稳 定流动。开场时管道内液体自左向右流 动，此时管道中的流速和压力称为起始 流速和起始压力。
管道输送系统振动特性分析与控制优化
管道输送系统振动特性分析与控制优化管道输送系统是现代工业领域中常见的一种物流输送方式，广泛应用于石油、天然气、水和其他液体等的长距离输送。
然而，在输送过程中，管道系统会产生振动，给系统的安全性、稳定性和效率带来一定的影响。
因此，需要对管道输送系统的振动特性进行分析与控制优化。
首先，我们来了解管道输送系统振动的形成原因。
管道输送系统振动主要源自两个方面：一是来自流体的力学振动，二是来自机械部件的共振振动。
针对流体力学振动，流体在管道内流动时会形成压力波动，这种压力波动会引起管道系统的自振动。
当流速较高时，液体在管道中运动会形成湍流，导致压力变化更为剧烈，使得管道系统的振动加剧。
而机械部件的共振振动则是由于管道系统在运行过程中，机械部件的固有频率与外来激励频率相一致，导致共振现象的发生。
共振振动会增加管道系统的振动幅值，降低系统的工作效率，并且可能导致机械部件的疲劳破坏。
为了分析管道输送系统的振动特性，可以采用数值模拟和试验分析两种方法。
数值模拟方法可以通过建立系统的数学模型，利用计算机软件进行仿真计算，分析系统在不同工况下的振动响应。
试验分析则是通过在实际管道系统中进行振动测试，获取实测数据进行分析。
在振动控制优化方面，可以从多个方面进行考虑。
一是在设计阶段，可以通过优化管道系统的结构参数，降低系统的固有频率，减少共振现象的发生。
二是在操作过程中，可以采取减少流体压力波动的措施，如增加缓冲器、消声器等，降低流体力学振动的幅值。
三是对机械部件进行改进，增强其抗振能力，减少共振振动的发生。
此外，还可以考虑采用主动振动控制技术，如主动质量阻尼器、主动控制阀等，通过控制系统的输入和输出信号，实时调节系统的振动响应。
最后，管道输送系统的振动特性分析与控制优化是一个综合性的问题，需要涉及流体力学、结构力学、信号处理等多学科知识。
不同的输送介质、管道材料、输送距离等因素都会对系统的振动特性产生影响。
因此，针对不同的应用场景，需要综合考虑各种因素，采用合适的分析方法和优化措施。
输流管道流固耦合振动研究
输流管道流固耦合振动研究于家付;马廷霞;钟魁;王海兰;朱亚明;赵潇【摘要】管道系统的流固耦合振动问题一直以来都被称为“典型的动力学问题”,由于载流管道模型比较简单,相对于其他结构体,输流管道系统更容易设计与制造,方便实验研究.阐述了管道振动系统,推导了振动方程,提出输流管道减振的措施.【期刊名称】《重庆科技学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(017)001【总页数】3页(P85-86,91)【关键词】管道系统;振动;减振【作者】于家付;马廷霞;钟魁;王海兰;朱亚明;赵潇【作者单位】西南石油大学机电工程学院,成都610500;西南石油大学机电工程学院,成都610500;中铁八局第二集团有限公司检测中心,成都610000;西南石油大学机电工程学院,成都610500;西南石油大学机电工程学院,成都610500;西南石油大学机电工程学院,成都610500【正文语种】中文【中图分类】O353.1管道是一种最常见的载流装置，输流管道目前已经广泛应用于船舶、航空航天、水利电力、石油能源工业、化学工业、海洋工程、核工业、生物工程、城市排水工程等等。
研究表明，输流管道内流体的速度超过某一临界值时，就会引起管道振动。
这种现象主要是由于流体作用力与输流管道弹性体的变形力相互耦合而产生的一种不稳定动态［1］。
这种不稳定状态可以导致管道薄弱处产生破坏，严重时会导致管道断裂，给工业造成巨大的经济损失和严重的事故。
管道系统对国民经济及人们的生活都起着十分重要的作用。
1 管道振动系统研究管道振动的研究由于其物理以及几何形状等条件的复杂性，引起了国内外学者浓厚的兴趣。
目前对流固耦合振动的研究领域分布比较广，主要领域有数学建模理论、振动特性、动力学特性分析、能连传递以及实验技术和响应预估等。
在管道振动研究的初期，往往容易忽略管壁与流体之间的耦合作用;而对于响应分析，又缺乏对流固双向耦合效应，先是流体的响应，然后作为激励，才得以计算出管道结构的响应［2］。
管材参数对输液管流固耦合振动的影响
输液 管系统 中存 在液体压 力脉动和管壁 结构振 动， 它们 之 间 的耦合 作 用 ， 造 成 噪 声 污 染 ， 重 的耦 会 严
合 振动 可导 致 灾 难 性 事 故 。近 几 年 ， 国城 市 供 水 管 我
ｓｓ ｍ ｗ ｓ ｏｄ ｃ ｄｗｔ ｅｍｅ ｏ ｆｃａａｔｒ ｔ ｓ（ Ｃ） ｈ ｆ ｅ ｃｓｏ ｉｅｓ ｃ ｒｌｄｍｐ ｇ ｉｅＰ ｉ ｙｔ ａ ｎ ｕ ｔ ｉ ｔ ｔ ｄｏ ｈ ｒｃ ｉ ｉ ＭＯ ，ｔ ｉ ｕ ｎｅ ｆｐｐ ｔ ｔ ａ ａ ｉ ，ｐｐ ｏｓ ｅ ｃ ｅ ｈｈ ｈ ｅ ｓｃ ｅｎ ｌ ｕ ｒ ｕ ｎ —
Ｐ ｉｓ ｎＳ ｒ ｔ ｒｉｓｗａｌｔ ｃ ｎ ｓ ． ｏ ｓｏ ’ ａｉ ｏ ｔ ｌ ｈｉｋ ｅ ｓ ｏ
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｆ ｄ— ｏ ｖ ｙｎ ｐ ｐ ｌ ｕｉ ｃ ｎ ｅ ｉ ｇ ｉ ｅ； ｆ ｄ—ｔ ｃ ｕ ｅ ｏ ｐ ｅ ｖｂ ａ ｉｎ；ｐｉｅ ａ ａ ｔｒ ｍｅ ｈ ｄ ｆ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｓ ｌ ｕｉ ｓｒ ｔ ｒ ｃ ｕ ｌ ｄ ｉｒ ｔｏ ｕ ｐ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ； ｔ ｏ ｏ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ；
Ａｂｔａ ｔ Ｎ ｍ ｒ ａ ｃｌ ｌｔ ｎ ｏ ｆ ｉ— ｒｃ ｒ ｃｕ ｌ ｉｒｔ ｎ ｒｓｏｓｓｏ ａｒｓｒｏｒ ｉｅｖｌｅ （ Ｐ ｓｒｃ ： ｕ ｅｉ ｌ ａ ｕａ ｏ ｆｌ ｄｓ ｕ ｔ ｅ ｏ ｐｅ ｖｂａｉ ｅｐｎｅ ｆ ｅｅｖｉ ｐｐ —ａ ｃ ｃ ｉ ｕ ｔ ｕ ｄ ｏ — ｖ Ｒ Ｖ）
ｇ ｅ ｔ ｒｔ ｎ ａ ｃ ｒａｎ ｖ ｌ ｅ， ｔ ｅ ｖ ｂ ａｉ ｎ ｅ ｅ ｇ ｆｔ ｓ ｓｅ ｍ ｏ ｔ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔｓ ｉ ｕ ｄ ｗｈ ｃ ａｓ ｓ ｆｕ ｄ ｐ ｅ ｓ ｒ ｒ ａｅ ｈａ ｅ ｔｉ ａ ｕ ｈ ｉ ｒ ｔ ｎ ｒ ｏ ｈｅ ｙ ｔｍ ｓｌ ｃ ｎ ｅ ｔａ ｅ ｎ ｆ ｉ ｉｈ ｒ ｉｅ ｉ ｒ ｓｕ ｅ ｏ ｙ ｙ ｌ ｌ
往复式柱塞泵输液系统管道振动分析
摘 要 ： 实 际应 用管 道 进 行 了 简化 ， 对 分析 了管 道 系 统 振 动 的 原 因 ， 阐述 了矩 阵转 移 法 的 基 本 原 理 及 应 用 范 围 ， 用 应
ＭＡ Ｌ Ｂ进行 了分析计算。最后得 出振动原 因为液柱 固有频 率跟 管道 固有频 率接 近 ， 者产 生共振 ， 而 引 ＴＡ 二 从 发 管道共振 ， 也从 工程 角度验证 了矩阵转移法在解决复杂管 系液柱固有频 率的正确性及 有效性 。
决 办法 。
２为旋转 式往 复动力 系统 时 ， 的周 期性 吸排 泵 油将导 致流 体脉 动 。 因此 其 脉 动频 率 等 于 泵 对 工作 液体 的激 发频率 。其 频率 等于
＝
了支 吊架 约束 ， 振动 程 度 有所 减 小 ， 由于 支 吊架容 但 易松 动仍 然无 法完 全解决 管道 振动 问题 。为此 ， 作者 带领 设备 组成 员进 行 了振 动分 析 。图 １为 根 据 现 场 管 系 的简化 图 ， 图中 的标 号为 管道 节点 序号 。
关于u形管中液体振动的讨论
关于u形管中液体振动的讨论
对于u形管中的液体振动，有许多化学家、数学家和力学家对其进行过深入的研究和讨论。
最初的研究集中在压力的变化，而在实验中也发现了液体振动中的许多有趣特性。
具体地说，研究发现，振动液体本质上是由反复出现的波状结构进行振动而产生的，其中包括周期性的膨胀和收缩。
这种振动所需的条件是u形管内的流量必须足够大，并且其本质是由运动流体产生的动能而产生的。
虽然u形管中的液体振动会影响其内部的流量和压力，但研究发现，这种振动的影响主要取决于管径，这确实使得u型管的使用更加灵活和安全。
此外，u形管中液体振动的研究还涉及到液体中的声音发射，以及噪声的产生，以及液体体系的温度和熵的影响等等。
;。
变流速输液管的周期和混沌振动
动．０ ７年 ， 日东和闻邦椿 分析 了两端扭转弹 ２０ 包 簧约束下简支输流管的非线性动力学． 研究 了参数激励和外激励联合作用下 的输流管
由端 有质 量 块 的 竖 直 悬 臂输 液 管 与 悬臂 梁 的 固有 模 态 ．０ ４年 ， ２０ 王琳 和倪 樵 把微 分求 积法 应用 到 输 液 管 道 的 非 线 性 动 力 学 分 析． ０ ６年 ， 琳 等 ２０ 王 人¨ 刮研 究 了考 虑 内 流 压 力 时 输 流 曲 管 的混 沌 运
的悬 臂梁 的动 力 特性 ， 到 分 别 与 线 性 刚度 、 嘴 得 喷 参 数 和流 速 相关 的三 个 临 界值 ．０ ２年 ， 立翔 和 ２０ 张
黄文虎¨ 将弱约束输液管道非定 常液流 固耦合运
动 按 波－ 振 动 系 统 建 模 成 由 ４个 非 线 性 微 分 方 流一
生物工程等领域． 众所周知 ， 管道系统 工作过程 中 不可避免的会由于扰动而产生非定常流动 ， 而引 从
位角 是 影 响 系 统 稳 定 性 的 重 要 原 因． ９６年 ， １９
Ｓｍ ｌ 等人 研究 了流速 具 有谐 波 增 量 项 的竖 直 ｅｅｒ ｅ 悬臂 输 液管 参数 激 励 下 的动 力学 响应 ．９ ７年 ， １９ 金 基铎 等人 ’ 具 有 弹 性 约 束 的悬 臂 输 液 管 的 颤 对 振 和混沌 运 动进 行 了分 析 ， 现 当 流 速 较 大 、 承 发 支 刚度很 小 时 ， 道 可 能 发生 颤振 而 动 态 失 稳 ， 沌 管 混 运动 可能 发生 ， 混沌 区域 随着 刚度值 增 大 而 逐 渐变 窄．９８年 ，ａ ｏｓｓ Ｓｍｅ 对 自由端 带质 量 １９ Ｐ ｉ ｕｓ 和 ｅ ｌｒ ｄ ｉ 块 的竖 直 悬臂 输 液 管 的非 线 性 动 力 学 特 性 分 别 进 行 了理论 分 析 和实 验 研 究 ．９８年 ，ａ ｏｓｓ９将 １９ Ｐ ｉ ｕｓ ＿ ｄ ｉ 其对 各类 输液 管 道 振 动 的非 线性 动 力 学 问 题 的研
管道振动分析
输水管道振动分析水利水电工程和农业水利工程中，为了减小蒸发、输水方便、利于控制，常采用压力管道进行输水。
在管道输水过程中，往往会发生管道的振动现象，若管线长期振动会遭受疲劳破坏，进而引发管线断裂、水体外泄等事故。
应在设计中予以考虑。
1.输水管道振动机理在压力和流速作用下，管道壁会承受动水压力，动力设备、来流条件、流体输送机械操作和外部环境的刺激会使管道产生随机振动。
管道、支架和相连设备构成一个结构系统，在激振力的作用下，系统会发生振动。
管道振动分为两个系统：一个是管道系统，一个是流体系统。
压力管道的激振力来源于系统自身或系统外部。
来自系统自身的激振力主要有与管道相连接的机器的振动和管内流体不稳定流动引起的振动；来自系统外的主要有风、地震等。
振动对压力管道而言是交变荷载，危害程度取决于激振力的大小和管道的抗震性能。
2.管道激振力分析来自系统内部的激振力主要有以下几种：2.1 由于运动要素脉动产生的脉动压力实际工程中的液体流动多属于紊流，其基本特征是许多大小不等的涡体相互混掺着前进，在流动过程中流速、压强等运动要素会发生脉动，继而产生脉动压强和附加切应力，管道在此作用下会发生振动。
2.2 由于气蚀产生的冲击力对于部分压力管道，基于提供水流动能和节省工程投资的需求，常选择断面较小的管道，管道内流动的水流为高速水流。
水流流动过程中动能较大，压能较小，当压强低于同温度下的气化压强时，部分液体发生气化，产生空泡。
空泡随液流前进的过程中逸出，当压强增大，其自身的存在条件被破坏后，空泡发生溃灭。
空泡在管壁附近频频溃灭，会在瞬间产生较大的冲击力，使管道发生振动。
2.3 由于水击产生的水击压力压力管道中流动的液体流速因某种外界原因发生急剧变化时（如阀门开启或关闭），由于液体具有一定的压缩膨胀性，液体内部压强产生迅速交替升降，这种交替升降的水击压力像锤子击打在管壁、阀门或其他管路元件上一样，造成管道的弹性变形和振动。
吊瓶输液的物理原理
吊瓶输液的物理原理
吊瓶输液的物理原理是利用重力作用和液体的流动特性，将药物或营养液通过输液管道输送进入患者体内，以满足治疗或补充体液的需要。
首先，将需输液的液体装入输液袋（或瓶），并将其悬挂在高处，使液体能够自由流动。
袋中的液体通过输液管道连接到输液针头，针头再插入患者体内的静脉血管中。
在重力的作用下，输液袋中的液体会自动流入输液管道。
该过程符合物体从高处流向低处的自然规律，液体受到重力的作用下会自动下降。
这意味着，输液袋的高度决定了液体输送的速度，高度越高，液体下降的速度越快。
此外，输液管道具有一定的流体阻力。
阻力的大小取决于管道的截面积、长度以及液体的流动属性。
阻力越大，液体在输液管道中的流速越慢。
因此，在实际使用中，医护人员需要合理选择输液管道的类型和尺寸，以确保输液速度和流量的合理控制。
除了重力和管道阻力对液体流动的影响外，还有其他因素也会影响吊瓶输液的物理原理。
例如，液体的黏度和密度、管道的平滑度以及输液袋与输液管道之间的连接方式等。
因此，在输液过程中，医护人员需要根据具体情况进行调整和控制，以确保药物或营养液以正确的速度输送到患者体内，避免出现输液过快或过慢的情况。
输液管线中的地震动水压力及其影响因素
收稿 日期 ：２ ０ ０ ６—０ ７—２ 修改稿 收到 日期 ：０ ６—１ ２ ０ ２０ １— ２ 第一作者 侯庆志 男 ， 硕士 ，９ ８年 ４月生 １７ 通讯作 者 任建亭
， ＝０
输 液 管线 是 工业 生 产 和 人 民生 活 的 大 动 脉 ， 石 在 油 、 然气 输 送 ， 市 给 排水 ， 工 原 料 集 输 等 领 域 中 天 城 化
却 并 不适 用 ¨ 引。另外 ， 管 水 利 水 电工 程 钢 闸 门设 计 尽 规 范 给 出 了闸 门地 震 动水 压 力 的计 算 公 式 ， 公 式 但 中仅 考虑 了地 震 烈 度 及 静 水 压 力 的影 响 ， 显 然 过 于 这
粗略。 考 虑 流体 可 压 缩 性 及 管 壁 弹性 ， 文 首 先 建 立 输 本
有着 重要 的应 用 ， 影 响 输 液 管线 正 常 工 作 的水 力 作 而 用主要 包 括水 锤效 应 和地 震 动水 压 力 。水 锤 作 用是 研 究 流体 运 动状 态 （ 流 速 、 量 等 参 数 ） 突 然 变 化 在 如 流 的 阀 门处 产 生 的动水 压力 ， 目前 关 于 阀 门开 度 变 化 、 的 泵
维普资讯
振 第２ ６卷第 ６期
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输 液 管 线 中 的地 震 动 水 压 力 及 其 影 响 因素
侯庆 志 ， 任建 亭
（ 西北工业 大学力学 与土木建筑学 院 ， 西安 ７０７ ） １０ ２
内流体 压力 的变 化 ， 即附 加 地 震 动 水 压 力 的研 究 却 比 较 少 。随着 我 国西 气东 输 、 水 北 调 工 程 的 实 施 ， 虑 南 考 管 ～液在 地 震作 用 下 的耦 合 振 动将 是 今 后 输 液管 线 研 究 的重 点 内容 （ 地 管线 还 要考 虑 土体 的作 用 ） 。 埋 目前 ， 震 动 水 压 力 的 计 算 多 是 集 中 于库 水 对 坝 地 体 一 、 海水对海 岸结构 Ｊ 内部液体对 油罐和蓄水 ］ 、 池 ¨ ］以及 流 体 对 泄 洪 道 闸 门 和 渡 槽 结 构 ¨ 他 、 卜 的
输液管道振动的流体流动效应
第 ２ｌ卷 第 ７期
Ｖ０１．２１ Ｎｏ．７
【机械与材料 】
重 庆 工 学 院 学 报 （自然科 学版 ） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＴｅｃ｜．￣ｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
通过变分 ：０可以得到输液管道横向振动的微分方程［ ］：
用ＨａｒＴｌｉｌｔ０ｎ原理建立变分泛函．管道的动能为ｊ：ＩｐｌＡ１（ ） ｄ ，弯曲势能为ｊ： １ ￣．Ｌ， ／ｇｗ２） ｄ ，液
体的动能为 ｌ ２ Ｐ２ｒ ｌ２ｋ Ｏｔ＋ ） ｄ ，其 中 ： 是 局地 速度 ， 为对 流速 度 ．
， ＝ ｊ 吉Ｐ· ） 吉Ｐ ＋ ） 一吉 （筹） 】ｄ ｄｃ
２Ｏｃｒ７年 ７月 Ｊｕ１．２００７
输 液 管道 振 动 的流 体 流 动 效 应
王 艳 苹 ，尚新 春 ２
（１、核工业第二研究设计院 系统与布置设计所，北京 １００８４０；２．北京科技大学 应用科学学院，北京 １０００８３）
摘要 ：研究 了在石 油行 业 、化学工业 以及核 电工程 中广泛运 用 的弹 性输液管 道振动 问题 ，采 用欧
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Ｆｌｏｗ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｅｆｅｃｔ ｏｆ Ｆｒｅｅ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌａｓｔｉｃ Ｐｉｐｅ Ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ Ｆｌｕｉｄ
Ｗ ＡＮＧ Ｙａｎ．ｐｉｎｇ ，Ｓ NhomakorabeaＡＮＧ Ｘｉｎ—ｃｈｕｎ２
（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ Ｄｅｓｉｇｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｎｕｃｌｅａｒ ＥＩｌｇｉ 耐 ｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８４０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｄｅｐａｒｎｎｅｎｔ ｏｆ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｕｎｉｖｅｍｉ￣ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅｉｊｉ￣，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ）
管道运行过程中的振动问题解析
管道运行过程中的振动问题解析管道振动是管道运行过程中常见的问题。
管道振动不仅会影响设备的使用寿命和安全性，而且还会导致各种故障和事故。
因此，对于管道振动问题的解析十分关键。
一、管道振动的原因管道振动主要是由于以下原因引起的：1. 流体振荡流体振荡是导致管道振动的主要原因之一。
当管内流体达到一定速度时，会形成涡流、涡腾现象，从而引起管道振动。
2. 噪声和震动噪声和震动也是导致管道振动的原因之一。
在高速流动中，流体会产生噪声和震动，从而引起管道的振动。
3. 风振管道的风振主要是由于风力作用引起的。
当风力超过管道固有频率时，会导致管道振动。
4. 接触振动管道接触振动是指管道与附属设备或支持结构接触引起的振动。
接触振动不仅会导致管道振动，还会引起管道支承和附属设备的损坏。
二、管道振动对设备的危害管道振动不仅会影响设备的使用寿命和安全性，还会导致以下故障和事故：1. 泄漏和断裂管道振动会引起管道疲劳和应力集中，从而导致管道的泄漏和断裂。
2. 设备故障管道振动会对设备的结构造成损坏，引起设备的故障和损坏。
3. 操作不稳定管道振动会影响设备的操作，使得操作变得不稳定，导致设备无法正常工作。
三、管道振动的解决方法管道振动的解决方法主要包括以下方面：1. 设计优化在设计管道时，应考虑到振动问题，合理地设计管道的结构和支承系统。
2. 安装调试在安装管道之前，应进行相关的调试和检测，确定管道的振动特性，避免因为振动问题导致设备故障或事故。
3. 防震降噪措施在管道的安装和使用过程中，应采取相应的防震和降噪措施，避免管道振动对设备的影响。
四、结论综上所述，管道振动是管道运行中的常见问题，会影响到设备的使用寿命和安全性。
其解决方法主要包括设计、安装和防震降噪措施等方面。
因此，对于管道振动问题的解析必须高度重视，避免由于管道振动导致的故障和事故发生。
基于ANSYS Workbench的输液管道系统振动控制仿真研究
２１ ０ ２年 ３月
文章编 号：０ ｌ３ ９ （０ ２ ０ — １７ ０ １０ 一 ９ ７ ２ １ ）３ ０ ８ — ３
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｈ ｎ ｒ Ｄｅ ｉ ｎ ｃ ｉｅｙ ｓｇ ＆ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｅ ｎ ｆ ｃｕｒ １７ ８
基 于 Ａ Ｓ ＳＷｏｋ ｅｃ Ｎ Ｙ ｒｂｎｈ的输液 管道 系统 振 动控 制仿 真研 究 术
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海洋平台输液管道激振流体特性研究
４０７ ； ３０４
２ 中国海洋大学工程学院， ． 山东 青 岛 ２６７ ） ６０ １ 摘要 ： 究了海洋平 台输液管道激振流体 的行 为特性 。依据振 荡流体力学及傅里叶 变换基本原理 ， 研 建 立了输液管道非定常 、 不可压缩、 黏性振动流的数学模型 ， 流动分 解为稳定流和振 荡流 ２ 将 部分 ， 推导 出关于流场速度、 压力 系数的微分方程组 ， 求解了不 同条件下的流速和压力。结果表 明： 海洋平台输液 管道激振流体的行为特性受管道结构形状及流体性质的影响。比较等截 面管道的变分解和数值解， 说 明此方法用于研究海洋平 台输液管道的流体激振是有效的。
关键 词 ： 度 ； 力 ； 速 压 非定 常流 动 ； 动 振
中图 分类 号 ：Ｅ３ Ｔ ８２
文献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ：０４— ６４２ｏ ）３ ０５ ３ １０ ９ １（０６ｏ —００ —０
Ｓ ｕ ｙ ｏｌ ｈ ｖ ｏ ｆＦ ｏ ｔ ａ ｎ ｉ ｅ ｂ ａ ｉ ｎ ｏ ｉ ｅｉ ｅ ｏｌｏ鲤 ０ ｅ Ｐ ａ ｏ ｍ ｔ ｄ ｌ Ｂｅ ａ ｉ ｒ ｏ ｌｗ ｈ ｔＩ ｄ ｃ ｓＶｉ ｒ ｔ ｆＰ ｐ ｌ ｉ ｌ ｏ ｎ ｒ ｌｔ ｒ ｆ Ｌ －ｈ ｎ Ｉ Ｄｅ ｚ ｏ ｇ ，Ｍ Ⅱ Ｎｉ ｇ Ｌ Ｊａ －ｕ２ ｎ２ Ｕ ｉｎ ｈ ｉ
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冲击荷载下输液管道动响应分析的谱单元方法
第39卷第21期振动与冲击JO U R N A L O F V IB R A T IO N A N D S H O C K V o l.39N o.21 2020冲击荷载下输液管道动响应分析的谱单元方法李宝辉，景丽娜，王正中(西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌712100)摘要：建立了基于Tmohenko梁的管道轴向流致振动模型，采用谱单元方法分析了管道的动响应。
借助离散傅 里叶变换，将时域控制方程转换为频域形式，结合有限元法获得了与频率相关的谱单元矩阵，进而发展出分析管道在冲击 荷载作用下的动响应计算方法。
通过管道固有频率和Tmohenko梁动响应的对比计算，验证了该方法的有效性。
最后，采用谱单元法计算了管道在不同流速、不同瞬态荷载作用下的动响应。
结果显示，谱单元法并且只需两个单元就可以分 析管道的动响应并且具有很高精度。
关键词：输液管道;谱单元法;动响应；固有频率中图分类号#O321 文献标志码：A DOI：10.13465/ki.jvs.2020.21.024D y n a m i c analysis of pipe c o n v e y i n g fluid u n d e r i m p a c t load with spectral e l e m e n t m e t h o dLI Baohui, JING Una,WANG Zhengzhong(College of Water Resources and Architectural Engineering，Northwest A& F University，Yangling712100，China) Abstract；Here，a pipe axial flow-induced vibration model was built based on Timoshenko b e a m，and the spectral element method (S E M)was applied in dynamic response analysis of a pipe conveying fluid.By means of discrete Fourier transformation，the pipe’s dynamic equations in time domain were converted into those in frequency domain.Being similar to the finite element method(F E M)，the spectral element matrix equation was obtained.The method was developed for dynamic response of pipe conveying fluid under point impact loads.The natural frequencies and dynamic responses of the pipe conveying fluid were computed with S E M，and the results were compared with those published in literature to verify the effectiveness of S E M.Finally，the pipe’s dynamic responses were computed using S E M under different fluid f low velocities and transient impact loads.Results showed that the proposed S E M has a high accuracy;only two spectral elements a re needed to analyze dynamic resj^onses of a pipe conveying loads.K e y words；pipe conveying fluid;spectral element method;dynamic response;natural frequency输液管道广泛应用于各种工业领域，比如，核反应 堆的冷却系统，飞机燃油液压系统以及石油输送系统 等等。
埋在土中的输液管道的频率计算
埋在土中的输液管道的频率计算
黄争鸣;曾首义
【期刊名称】《固体力学学报》
【年(卷),期】1991(12)1
【摘要】1.引言管道系统在现代工程领域占有重要地位,其动态特性。
不仅受内流体参数影响,而且受外围介质制约。
文[1]—[4]的作者们分别研究了管与内流体或与外介质两者间动力相互作用。
本文将讨论这三者间的耦联振动问题。
2.控制方程及变分式设流体为理想、不可压缩。
管取薄圆柱壳模型,外围土壤是线弹性体。
【总页数】7页(P78-84)
【关键词】输液管道;频率;土壤;流体;固体
【作者】黄争鸣;曾首义
【作者单位】华中理工大学;长沙工程兵学院
【正文语种】中文
【中图分类】O327
【相关文献】
1.推开战友,他被埋在土砖中——追记瑞金市公安消防大队战士王潮 [J], 郭宏鹏;黄辉;林绍荣
2.Galerkin模态截断对计算悬臂输液管道固有频率的影响 [J], 齐欢欢;徐鉴
3.埋在土中的一束光 [J], 喷泉草
4.人的认知与客观世界——论村上春树的短篇小说《她的埋在土中的小狗》 [J],
关冰冰;杨炳菁
5.埋在土中的输液管道的耦联振动 [J], 黄争鸣
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（4）
此 处 的△E：管 道 微 元 的 势 能 。
由流体的伯努利方程可知： 1 2
2
ρv1
+P1
+ρgh1
=
1 2
2
ρv2 +P2 +ρgh2 ，由于
管道振动的方向是 y 方向，而非竖直方向，因此方程不需要考虑重力 影响。 则：
△P=-ρy觶 y觶 '△x
△W=-△P·△V=（ρy觶 y觶 '△x）△x△y△z=（ρy觶 y觶 '△x）A△s
（8）
由 于 管 道 发 生 的 是 微 小 横 振 动 所 以 X'→0 则 上 述 方 程 可 以 进 一
步简化。
（M+m）X2T"+EIX"2T=0
（9）
因 此 只 需 要 对 方 程 （9）进 行 求 解 就 可 以 研 究 管 道 振 动 的 情 况 了 。
（M+m）T" EIT
科技信息
○高校讲坛○
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
2012 年 第 33 期
输液管道的振动特性研究
刘海欣 （西安工业大学建工学院 陕西 西安 710032）
【摘 要】基于输液管道振动产生机理，对管道系统进行微分分析并建立其微分方程。通过求解微分方程，得到输液管道系统振动频率的函 数关系式，从理论上研究了输液管道系统振动的特性，并分析了该系统振动频率与各种影响因素之间关系。
2
鄣t
2
鄣t
整理可得最后管道振动的微分方程为：
muy觶 y觶 '=（M+m）y觶 y咬 +EIy觶 "y"
（7）
其中 M：管道线密度；m：管道内流体线密度。
2 方程的求解及分析
上述方程是一个非线性偏微分非齐次方程，可以采用分离变量法
对其进行求解。 令 y=X（x）T（t），式（7）可化为：
muXX'T'=（M+m）X2T"+EIX"2T
【关键词】输液管道系统；管道振动微分方程；振动频率 The Research of Transfusion Pipe Vibration Characteristics
【Abstract】On account of transfusion pipe vibration mechanism, we apply differential analysis on pipe system and establish relevant differential equation. By solving that differential equation, then we can get the function of transfusion pipe system vibration frequency. we study on the transfusion pipe system vibration characteristics by theoretic, then analysis the relationship between vibration frequency of that system and various influencing factors.
△Ek
水＝
1 2
m（u2+y觶 2）△s
（1）
△Ek
管＝
1 2
My觶 2△s
（2）
△s= 姨1+y'2 △x
（3）
其中△Ek 水表示微分单元中水体所具有的动能；△Ek 管 ：微分单元
内管道具有的动能；△s 微分单元弧段长度。
乙 △E=
x+△x x
1 2
EI（y"
）2dx△ △x→→0 △E=
1 2
EI（y"）2△x
（5）
其中：△W 外界对微分单元所做的功。 A:管道的截面面积。
由于外界对研究对象所做的功与研究对象动能和势能变化量相
等。 则：
△W=
鄣 鄣t
t+
鄣 鄣t
（△E）△t
（6）
联 立 上 述 （1）~ （6）则 可 得 到 ：
鄣 鄣 （ρy觶 y觶 '△x）A△s= 1 （M+m） 鄣y觶 2 △s△t+ 1 EI 鄣（y"）2 △x△t
1 输流管道振动方程的建立
取一长为的一段管道，假定管道在传输流体的过程中只是发生了 横 向 振 动 （此 处 研 究 的 是 管 道 发 生 微 小 的 横 向 振 动 ），则 取 （x，x+△x） 微元作为研究对象。 具体图示如下
图 1 输流管道
由于水流具有不可压缩性，因此可知水流在管道中相对流速应该
保 持 不 变 假 定 为 u，则 管 道 各 微 分 单 元 的 振 动 速 度 为 v（x，t）=y觶 （x，t），
在实际情况中， 管道各处不但发生横向振动同样也发生了纵向振动，
为了研究方便此处只考虑管道的横向振动。 那么管道中的流体速度应
该为v△（x→，t）=u軋+△ y觶 （x→，t）由于管道发生的是形变微小的横向振动，则可以 近似的认为u軋为沿 x 正向，△ y觶 （x→，t）沿 y 方向。 则：
【Key words】Transfusion pipe system；Pipe vibration differential equation；Vibration frequency
0 引言
输流管道在工业各个部门（如石油化工等）有很大的应用，然而由 于流体自身的特点以及管道的特性使得流体在输送过程中要发生流 固耦合振动[1-6]。 近年来管道振动问题主要集中在流固耦合振动方面的 研究。 这就产生了诸多研究方向，线性的流固耦合管道振动，以及非线 性流固耦合管道振动。 然而对振动成因分析可知， 管道流固耦合产 生机理主要有摩擦耦合、珀松耦合、以及连接耦合。 很多管道破坏的原 因可以归结为流致振动导致了管道疲劳从而破坏。 因此近年来很多国 内外学者都致力于管道振动这方面的研究[7-8]。 然而大部分学者均从管 道振动的整体方面进行研究 ， [9-10] 从而建立了振动的积分方程 ，这对 管 道特定位置处的研究带来了不便，因此本文从微观出发取出管道的微 分 单 元 进 行 建 模[11]，得 出 其 振 动 微 分 关 系 式 ，并 对 振 动 的 微 分 关 系 式 求解，对结果进行分析得出微元振动的特点，进而从整体上预测管道 的振动。 由所得的振动频率关系式研究管道振动的频率，考虑管道振 动频率与管道自振频率之间的关系从而在实际应用中避免发生共振 现象。