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《长安大学》 2016年
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静水压力和粘性效应对输液管道振动特性的影响

胡续鹏  
【摘要】:作为传输流体的基本构件,管道是一种极其常见并且重要的工程结构。管道被广泛地应用于航空航天、石油化工、水利工程、机械工程等领域,用来输送水、石油以及天然气等,有着广阔的工程背景。随着科学技术水平的提高,现代经济的发展,管道结构在生产生活之中的应用更加广泛,人们将面临更多的问题,因此对于管道的力学性能的研究需要不断深化。波在管道中传播特性分析是管道结构力学性能分析的重要组成部分,对于理论和实践,都有极其重要的意义。本文的主要研究内容如下:(1)基于Flüggle壳体理论,利用平均时间的Navier-Stokes方程描述内外流体,以静压预应力来表示静水压力,给出水下输液管道的振动方程;基于线性势流理论,流固耦合作用表示为动压力和粘性剪力的函数;假定振动位移函数并将其代入振动方程,结合流固耦合条件,得到关于管道圆频率?的非线性方程,通过对比不同条件下方程的数值计算结果,分析了各阶模态、静水压力以及内外流速对管道振动特性的影响。(2)引入Kelvin-Voigt模型、Maxwell模型以及Standard Linear-solid模型来描述粘弹性模型的影响,以平均时间的Navier-Stokes方程描述内部流体,给出置于粘弹性模型上的输液管道的波动方程;假定波动位移函数并将其代入波动方程,结合边界条件,得到关于管道圆频率?的非线性方程,通过对比不同条件下方程的数值计算结果,分析了不同半径、壁厚、流速、粘性系数以及弹簧刚度对波传播特性的影响。
【学位授予单位】:长安大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O327

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