外加横向激励对固-铰支承管道流固耦合振动的影响

朱卫平,周楚健,狄勤丰

(上海大学上海市应用数学和力学研究所,上海　200072)

外加横向激励对固-铰支承管道流固耦合振动的影响

朱卫平,周楚健,狄勤丰

(上海大学上海市应用数学和力学研究所,上海200072)

首先,由Hamilton原理推导外侧施加横向激励的输液管道流固耦合弯曲振动微分方程,针对固-铰支承管道提出一种新的振型函数,利用Galerkin法求得前五阶固有频率表达式,并且通过对比验证了新振型函数的正确性.其次,在一阶截断情况下求得这类管道的挠度、弯矩和剪力表达式,讨论了流速、液压和外激频率变化对固-铰支承管道中点挠度和最大弯矩的影响.结果表明,由新振型函数确定的前五阶固有频率不仅计算简便而且具有很高的精度,同时验证了输液管道固有频率对液压和流速的依赖性,也证实了对于流固耦合问题,结构发生共振与外激频率接近结构固有频率有关同样适用.

流固耦合；固有频率；受迫振动；Galerkin法；固-铰支承管道

管道普遍存在于水利水电、石油化工、航空航天、海洋工程、城市供气、供水排水等领域,被称为是除公路、铁路、水运和航空以外的第五大运输方式.管道大多存在流固耦合振动问题,例如在日常生活中打开自来水龙头时听到管路隆隆的振动声,给花园浇水时软管的扭抖等都与水管的流固耦合效应有关.随着科学技术的不断进步,现代管道结构朝着长距离、高压、高流速方向发展,对管道的设计要求愈来愈……