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《流固耦合作用下埋地管道的振動(dòng)分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、四川建筑科學(xué)研究第37卷第3期176SichuanBuildingScience2011年6月流固耦合作用下埋地管道的振動(dòng)分析郝婷現(xiàn)，陳貴清(唐山學(xué)院土木工程系，河北唐山063000)摘要：采用Euler．Bernoulli地基梁模型，利用Hamilton原理推導(dǎo)了埋地管道土一管一內(nèi)流耦合橫向振動(dòng)的偏微分方程；采用Galerkin法求出了管道的臨界流速和固有頻率，并計(jì)算了管道的固有頻率和臨界流速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)；利用MATLAB語言進(jìn)行編程，求得管道的臨界流速，其結(jié)果與數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)得到的結(jié)果大致相同，分析
2、得到輸送流體管道的固有頻率隨著流速的提高而降低。關(guān)鍵詞：振動(dòng)；臨界流速；固有頻率；埋地管道；流固耦合中圖分類號(hào)：Tu311．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008—1933(2011)03—176—04VibrationanalysisofburiedpipelineunderfluidandsolidcoupledinteractionHAOTingyue，CHENGuiqing(DepartmenofCivilEngineering，TangshanCollege，Tangshan063000，Ch
3、ina)Abstract：ThemodelofburiedpipelineadoptedasEuler—Bernoullibeam，whichactedbyinnerfluidandouterconstrainedsoil，applyingtheHamiltonprinciple，thediferentialequationoftransversevibrationwasdeduced．Thenaturalfrequenciesofthemodelandthecriticalvelocitywere
4、obtmnedwiththeGalerkinmethod，moreovertheirdynamicresponseswerecalculated．UtilizingthelanguageofMATLABprogrammingandcalculatingthecriticalvelocityofpipehne，theirresultwassameasthatderivedbythemathematicalformula．Withthevelocityincreasing，thenaturalfrequ
5、encyofpipelineconveyingfluiddecreased．Keywords：vibration；criticalvelocity；natural~equency；buriedpipeline；fluidandsolidcoupledinteraction的(土體提供反力，表現(xiàn)為彈簧屬性)，在振動(dòng)過O引言程中埋地管道置于土介質(zhì)中，土介質(zhì)阻止振動(dòng)過程管道在流體激振力的作用下發(fā)生振動(dòng)，同時(shí)，管(土體提供振動(dòng)中的能量耗散阻力，表現(xiàn)為阻尼屬內(nèi)流體的運(yùn)動(dòng)也受到管道振動(dòng)的影響而發(fā)生變化，性C)。
6、而流體的這種變化又產(chǎn)生了新的激振力使管道發(fā)生在很多現(xiàn)場(chǎng)施工中，端部往往采用鉸接的支座新的振動(dòng)。這種管道一流體之間的反復(fù)的相互影響形式，以減少端部彎矩對(duì)管道的破壞作用。本文在就形成了復(fù)雜的管道流固耦合振動(dòng)問題。近30年橫向振動(dòng)的分析中采用了鉸接支座形式。根據(jù)物理來，管道流固耦合作用對(duì)其振動(dòng)特性影響的研究越模型，兩端鉸支的一根管道，長(zhǎng)度為2，管內(nèi)流體以來越受到重視，隨著研究的進(jìn)一步深入，管道流固耦流速相對(duì)于管壁做穩(wěn)恒流動(dòng)，管道軸向?yàn)榉较?，合理論逐步得到完善。橫向位移為Y，如圖l所示，設(shè)單位長(zhǎng)度的管道質(zhì)量
7、為。，管內(nèi)單位長(zhǎng)度的流體質(zhì)量為m，管道的抗彎1模型的建立剛度為肼，地基的橫向阻尼系數(shù)為c，地基的橫向管道模型按照EulerBernoulli彈性地基梁模型彈簧系數(shù)為。進(jìn)行簡(jiǎn)化。為了表示土體在動(dòng)力作用下的應(yīng)力是由彈性恢復(fù)力和粘性阻尼力共同承擔(dān)，采用Kelvin粘彈性地基模型。管道振動(dòng)是由土介質(zhì)應(yīng)力傳播引起收稿日期：2009—12．31作者簡(jiǎn)介：郝婷朗(1977一)，女，天津?qū)氎嫒耍T士，講師，主要從事圖1埋地管道的橫向坐標(biāo)系土木工程結(jié)構(gòu)理論和結(jié)構(gòu)振動(dòng)方面的教學(xué)和研究?；痦?xiàng)目：河北省教育廳資助項(xiàng)目(Z
8、2009469)Fig．1TransversecoordinatesystemofburiedpipeE—mall：shphtysyb@163．corn2011No．3郝婷明，等：流固耦合作用下埋地管道的振動(dòng)分析177根據(jù)Hamilton原理可得由于是任意的，積分為零的充分和必要條件t2，t2是被積函數(shù)為零，可得輸流管道的橫向振動(dòng)的微分JI8Ldt+I6Wdt=0(1)t1Jtl方程：式中L=+一一；m3t2¨，+c++——管道的動(dòng)能；——管道的勢(shì)能；——流體的動(dòng)能；
