局部分布式非线性弹簧对输流管动力学行为的影响及振动抑制研究

作     者：张健强 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡于进

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 082701[工学-核能科学与工程] 0827[工学-核科学与技术] 

主      题：输流管道 局部分布式非线性弹簧 非线性动力学 耦合 振动同步 相似性函数 

摘      要：本文以核电站蒸汽发生器为主要研究背景,针对输流管道的流致振动问题,采用了局部分布式非线性弹簧来模拟支撑结构和耦合输流管系统间的连接。通过分析弹簧刚度、位置和长度等参数对输流管动力学行为的影响,发现了潜在的振动抑制方法,对工程应用有理论指导意义。本文的主要工作和结论有:1.脉动流作用下输流管-局部分布式非线性弹簧系统动力学行为的分析。重点考察流体和弹簧相关参数对系统非线性动力学行为的影响。结果表明,弹簧模型的振动抑制效果体现在:(1)振幅随弹簧段长度增大而显著减小;(2)弹簧段长度增大,管道动力学状态不断变化,但趋势是混沌区间变窄,周期数减小,最终使得复杂的混沌运动成为简单的周期运动,系统变得更加稳定。2.脉动流作用下简支耦合输流管系统的振动同步行为分析。采用局部分布式非线性弹簧来模型管道间的连接,通过定量和定性的方法来分析振动同步行为,着重讨论耦合弹簧段作用位置和长度对振动同步的影响。主要结论为,两管耦合时,单纯增大耦合弹簧段长度的振动抑制效果并不明显。但是可以通过适当选取弹簧段作用位置和长度,改变系统的动力学状态和振幅差异,使得耦合管道处于周期运动的理想同步状态,而此时有明显的振动抑制效果。3.对于本文这样的受迫振动系统,非线性支撑刚度不仅影响了管道的振动振幅,而且改变了系统的动力学状态,使运动形态趋向复杂,研究时值得考虑。4.耦合刚度对振动同步的影响分析。结果认为,只有当耦合弹簧刚度较大时,耦合同步现象才会明显,而且与非线性刚度相比,系统的同步行为对线性刚度更为敏感。综上所述,本文利用局部分布式非线性弹簧来模拟输流管与支撑结构及管道间的耦合作用,通过分析弹簧相关参数对其动力学行为的影响,可以利用振动同步来抑制振动,对工程应用有理论指导意义。