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《东北大学》 2015年
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基于ANSYS Workbench的舱门流固耦合振动研究

刘鹏飞  
【摘要】:板结构广泛应用在日常生活和各种工程应用中。板结构与流体的流固耦合作用也日益受到重视。流固耦合是一个涉及流体力学、固体力学、动力学和计算力学的交叉科学。本文首先基于Euler-Bernoulli梁理论,推导了轴向流中二维板在不同约束条件下的边界条件和线性运动微分方程,基于有限元法推导了流体有限元方程和结构有限元方程,建立了轴向流中板流固耦合有限元模型。基于板轴向不可拉伸假设,采用Hamilton变分原理推导了轴向流中二维悬臂板非线性运动微分方程及其边界条件。通过与已有研究成果的对比验证了本文提出的模型在板流固耦合研究中的可行性与准确性。本文首先建立了流固耦合振动方程,利用数学软件对理论值进行求解,同时利用ANSYS Workbench进行数值仿真,以此验证数值仿真的可靠性。然后基于ANSYS Workbench平台,对轴向流中板的流固耦合特性进行仿真,主要分析手段为模态分析和谐响应分析相结合。进而验证形状尺寸、液体流速、液体压力对舱门的固有频率的影响;同时相应的绘制谐响应曲线。本文将板状结构与管道的振动问题紧密地联合在一起,通过仿真能够较为准确的描述系统本身的振动对于舱门振动的影响。通过对流固耦合振动的研究,不仅可以揭示板结构在流体诱导下产生振动的机理,还有助于在流固耦合作用机理的基础上创新工程设计和应用,防止因流固耦合引起结构振动,以此提高系统的稳定性与可靠性。对于今后板结构振动的研究有一定的参考价值。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U661.44

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