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流体参数对管路流固耦合振动特性的影响研究

史俊强  
【摘要】:液压系统作为动力支持系统广泛的应用在航空航天、船舶、重型机械等工业领域。轴向柱塞泵产生的流量脉动和管路的复杂结构将会引起液压管路的流固耦合振动,而流固耦合振动会影响系统的正常工作,甚至造成生命和财产的损失。随着液压系统逐渐向大型化、自动化、高压大流量化方向发展,流固耦合振动在液压管路中表现更为明显。因此,分析流体参数对管路流固耦合振动影响的作用规律具有重要的意义。本文以液压系统直管和弯曲管路为研究对象,采用数值分析和实验验证相结合的方法,重点研究以下方面内容:(1)分别建立液压系统直管和弯曲管路的流固耦合14-方程模型,论述在考虑摩擦项时流固耦合14-方程模型的传递矩阵解法;推导出管路的边界约束矩阵和激励矩阵,为后续数值分析奠定理论基础。(2)考虑不同简化形式的摩擦项,建立充液直管和C919飞机机翼弯曲管路的流固耦合14-方程模型,进行模态分析;对充液管路进行模态实验,并与分析结果对比,来研究不同简化形式的摩擦项对管路流固耦合振动特性的影响;根据模态分析与实验结果选择更为合适的简化摩擦项。(3)基于考虑摩擦项的液压直管和C919飞机机翼弯曲管路的流固耦合14-方程模型和传递矩阵解法,分别分析不同流量、脉动频率、压力和温度参数对直管和弯曲管路的流固耦合振动特性的影响,重点分析流体参数对管路轴向速度响应的影响。(4)介绍管路流固耦合振动实验所需实验台和振动数据采集设备,制定实验步骤,编制Labview程序,并在实验步骤的指导下进行实验;验证在考虑摩擦项的情况下不同流体参数对管路流固耦合振动特性的影响。


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