基于ANSYS Workbench的输液管道系统振动控制仿真研究.pdf

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1、第3期机械设计与制造2012年3月MachineryDesign&Manufacture187文章编号：100l一3997(2012)03—0187—03基于ANSYSWorkbench的输液管道系统振动控制仿真研究术梁建术王涛李欣业(’河北科技大学机械电子工程学院，石家庄050018)(河北工业大学机械工程学院，天津300130)Vibrationcontrolanalysisofliqujd—cOnVeyingpipesystembasedonANSYSWorkbenchLIANGJian-shuI,

2、WANGTaol,LIXin-ye(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，HebeiUniversityofScienceandTechnology，Shijiazhuang050018，China)(ZSchoolofMechanicalEngineering，HebeiUniversityofTechnology，Tianjin300130，China)【摘要】以折弯式管道为例研究了输液管道系统的振动控制。首先，建立了输液管道系统的运动方程，但由于方程

3、在离散过程中结构矩阵和流体矩阵的数值计算量过大，在计算过程中常出现溢出错误，因此使用模态缩减法简化矩阵以便于进行计算；其次，在高频振荡流体载荷的作用下，利用ANSYSWorkbench的双向隐式迭代法计算管道系统的动力学特性；最后，建立带有节流孔板的管道系统有限元模型，研究了节流孔板对系统振动的抑制作用。计算结果表明节流孔板对输液管道系统的振动控制是非常有效的。关键词：输液管道系统；流固耦合；ANSYSWorkbench—CFX；节流孔板；振动控制【Abstract】Vibrationcontrolfor

4、liquid-conveyingpipingsystemWaSinvestigatedinthispaperwithbendingtypepipinganexample．Firstly，akineticequationofthesystemwasestablished．However，intheprocessoffiniteelementdiscretization，overflowerrorsoccurredduetoexcessivenumericalcalculationofstructuralan

5、dfluidmatrices．Therefore，tofacilitatethenumericalcalculation，amodalreductiontechniqueWO．8usedtoreducethesizeofmatrices．Secondl~dynamiccharacteristicsofthepipingsystemwereCalCU-latednumericallyunderthehighfrequencyexcitation，byapplyingtwo-wayimplicititerat

6、ivemethodofANSYSWorkbenchsoftware．Finally．afiniteelementmodelofpipingsystemwiththrottleorificewases￡一lished,andvibrationcontroleffectofthethrottleorifcewasdiscussedaswell，whichresuhsshowedthatthethrottleorifcecouldcontrolthevibrationofliquid-conveyingpipi

7、ngsystemefectiveKeywords：Liquid-conveyingpipesystem；Fluid-structure-interaction；ANSYSWorkbench--CFX；throttleorifice；Vibrationcontrol中图分类号：TH16，TB123文献标识码：A1引言性以及振动控制。输液管道的动态特性主要来自于对稳态激励和瞬态激励的2系统的运动方程响应。瞬态激励是由于压缩机或泵的间隙性加压造成的流体压力Wiggerteta1．研究了输流管道流固耦合动力学系统

8、131，假设管脉动所引起的。由于间隙加压，管道内的压力值以平均值上下波道变形在线弹性范围内，不考虑屈曲和径向惯性，流体在低马赫动，即流体非定常流动产生的压力脉动。在管道的弯曲部位，压力数范围内，不会产生气蚀现象时，其运动微分方程为：脉动就会产生相应的随时间变化的激振力，导致管道振动u。在管EA=：mu+2uApt：o，EI口⋯r+mv=O，EIW“+mw=O。ppp路系统工作过程中，经常会出现由于液体压力脉动而引起的输液GJ一