充液管道系统振动能量流研究

　　随着对充液管道系统振动的深入研究,发现能量流方法广泛地应用于充液管道的振动分析中,透彻研究能量流方法是解决充液管道系统振动的坚实基础,能量流随之越来越受到国内外学者的关注,许多学者进行了不同程度的研究.

　　由于影响能量流的因素很多,管道系统的能量分布和具体的环境密不可分,充液管道中能量流的研究很复杂,所以目前大多数的研究都是基于具体的实例和针对某一模型进行公式的推导和数据测量的.鉴于这种情况,本文通过综合国内外已有的研究,根据能量流的定义,探讨了影响能量流的相关因素,并将其进行了分类,归纳了能量流的研究方法,预测了能量流研究的发展趋势,为今后的研究提供参考.

　　1　能量流研究的现状

　　Goyder和White^[1-3]对能量流给予了定义,并对单、双层隔振器输入到基座的能量流进行了研究.徐慕冰、张小铭[4]给出了薄壁圆柱壳在周向简谐力作用下输入能量流的表达式,用数值积分的方法沿复波数域的纯实轴求得结果,分析了管内流体流速对结果的影响;徐慕冰等^[5]以一无限长弹性充液圆柱壳的受迫振动能量流为研究对象,用傅立叶变换和反变换得到能量流的输入,以及当受迫振动波沿着壳体轴向传播时,壳体各内向力和壳内流体所携带能量流的变化规律.张智勇^[6]给出了充液直管横向振动能量流的互功率谱法测量表达式,并对充液管道进行了轴向振动、横向振动的能量流实验研究.Brevart和Fuller^[7]研究了在自由振动下当液体具有流速时充液管道中能量流的能量分布情况,指出了流体马赫数对能量分布的影响.朱显明等^[8]通过推导壳体型管道管壁振强,求得用表面振动量描述的管壁能量表达式,借助差分法化解偏导数.采用时域内测量频域内等效计算的方法实现了管壁能量流的测量.朱显明^[9]通过分析管道系统中振动波的组成、传播特性以及振动能量的分布规律,提出管道能量流的测量理论和方法,成功地实现了能量流测量技术实用化的若干研究.陈正翔、李春祥^[10]运用结构振动的波动方法对有限长的材料不连续区域在圆柱的能量流传播特性进行了研究,详细考察了存在一个不连续区域时,区域的长度参数对传播能量流的影响.魏强^[11,12]分别对舰船基座安装在柔性基础上的单层、双层隔振装置进行了研究,对单层隔振装置建立了能量流计算方法,考虑了基础的柔性和激励源的不对称性,针对实船舰用泵组,建立了矩形薄板上安装四个减振器的隔振系统模型,并对主要设计参数进行了讨论.对双层隔振装置建立了中低频能量流计算方法,考虑了基础柔性,减振器布置位置和激励源不对称性,用传递矩阵和模态叠加法数值计算了矩形薄板上安装的双层隔振系统能量流传递和振动参数传递率,对主要设计参数进行了讨论.张小铭、张维衡[13]以真空中的圆柱壳为对象,研究了在外简谐载荷作用下的能量流输入,考察了当振动波沿着壳体的轴向传播时,壳体内力所携带的能量流随频率、距离的变化规律.Fuller和Fahy[14]运用流固耦合理论得到了自由振动时的能量在流体和壳体内的分布特性.