充液管道水體振動分析及CAE技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用.pdf

1、充液管道的流固耦合研究有著廣泛的工程背景和重要的理論學(xué)術(shù)價值。本文在解決三峽大壩引水管道系統(tǒng)在小開度情況下出現(xiàn)的、可能由水體共振引起的異常振動問題的基礎(chǔ)上，總結(jié)了對水體部分所進行的相關(guān)振動頻率的基礎(chǔ)研究。利用先進的CAE仿真技術(shù)，模擬計算了一些可能影響充液管道內(nèi)水體的固有頻率因素，并總結(jié)了各因素的影響規(guī)律。本文研究所得出的方法和結(jié)論可為輸液管道工程的設(shè)計部門提供參考。 本文的研究內(nèi)容和結(jié)果主要如下： 1. MSC系列仿真

2、軟件的二次開發(fā)。充分利用MSC.Patran自帶的PCL語言實現(xiàn)參數(shù)化建模、用戶與數(shù)據(jù)交互、菜單設(shè)計等功能的自主開發(fā)。實現(xiàn)手工操作難以完成的建模要求，提高建模速度；利用FORTRAN語言編程自定義子程序，可為水體共振數(shù)值模擬提供流體非定常壓強邊界條件，完善了MSC.Dytran軟件功能。 2. 彎管液固耦合控制方程的推導(dǎo)。在基于環(huán)狀坐標(biāo)系的情況下，從流體的連續(xù)性方程，微分控制方程以及管壁薄殼運動微分方程出發(fā)，將Walker與Ph

3、illips建立的直管液固耦合六方程模型推廣到彎曲管道，建立彎管液固耦合情況下的六方程模型。從理論上證明了水體固有頻率隨著管道彎曲度的增大而增加。 3. 充液管道液固耦合振動CAE研究。針對三峽引水管道的實際情況，對管壁的約束條件、管道出口的不同開度、彎曲管道等情況進行數(shù)值模擬計算，找出影響水體固有頻率的規(guī)律。經(jīng)計算，發(fā)現(xiàn)管壁約束越強、出口開度越大、彎曲度越大，水體固有頻率也越大。在相同的其他條件下，充液管道泊松耦合越強(即徑向