内激励型振荡衰减流作用下输流管道动力不稳定分析

作     者：张挺 林震寰 林通 张恒 ZHANG Ting;LIN Zhenhuan;LIN Tong;ZHANG Heng

作者机构：福州大学土木工程学院福州350116 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司贵阳550081 

出 版 物：《振动与冲击》 (Journal of Vibration and Shock)

年 卷 期：2021年第40卷第3期

页      面：284-290页

核心收录：

学科分类：12[管理学] 083002[工学-环境工程] 1204[管理学-公共管理] 120402[管理学-社会医学与卫生事业管理(可授管理学、医学学位)] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 080103[工学-流体力学] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 081502[工学-水力学及河流动力学] 0837[工学-安全科学与工程] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(51679042) 

主　　题：振荡衰减流 内激励 输流管道 横向振动 动力不稳定区域 

摘      要：振荡衰减流作为一种内激励形式,对输流管道的稳定性和共振特性将产生影响。基于输流管道横向振动运动微分方程,引入指数衰减函数模拟水锤发生时流速呈现的振荡衰减特性,推导得到内激励型振荡衰减流作用下输流管道动力不稳定区域的表达式。在无衰减周期脉动流激励条件下,计算得到两种不同支撑输流管道的不稳定区域,与前人数值研究结果吻合良好。同时将引入的流速表达式与水锤条件下黏弹性输流管道模型计算得到的流速时程进行对比,表明所提出的流速表达式能较好地反映水锤激励下输流管道内水流的双向衰减特性。进一步分析了衰减特征参数对两端简支输流管道不稳定区域的影响,结果表明,内激励型振荡衰减流对于输流管道横向振动的影响不容忽视,当流速衰减系数b增加,不稳定区域向下偏移,且初始流速u 0增大,偏移现象越明显;同时随着时间τ的推移和衰减系数b的增加,流速衰减越快,不稳定区域闭合加快,当管道内流速衰减至0时,水锤过程结束,管道不稳定区域消失。