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题名基于改进伽辽金法解释简支输流管颤振误判
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作者
丁明
范祖相
孟帅
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机构
上海交通大学海洋工程国家重点实验室
上海齐耀动力技术有限公司
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出处
《振动工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第6期1564-1571,共8页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51879161)。
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文摘
两端简支输流管系统内流效应保守,即系统不会从内流中获取或损失能量。基于传统伽辽金法线性分析,在内流超临界区可预测到模态耦合颤振现象,但是系统没有能量输入以维持该振动。该悖论已困扰学者多年,通过非线性分析已证明模态耦合颤振不可能发生,但发生耦合颤振误判的机理尚未可知。内流主要引入离心力、科氏力和惯性力,其中科氏力项为反对称矩阵。基于加权残值法,采用一组新的加权函数提出了改进伽辽金法,利用权函数和基函数的正交性可使科氏力项消失,从而实现系统结构动力方程全解耦。基于改进伽辽金法预测某柔性输流管系统固有频率,在亚临界区与文献数据吻合较好,在超临界区未发生颤振误判。同时发现,基于传统伽辽金法可能高估了输流管系统高阶固有频率,且随着模态阶数的增加和内流速度的加快更加显著。
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关键词
简支输流管
内流效应
颤振悖论
加权残值法
改进伽辽金法
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Keywords
simply-supported fluid-conveying pipe
internal flow effect
flutter paradox
weighted residual approach
modified Galerkin method
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分类号
O353.1
[理学—流体力学]
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题名深海立管顺流与横流耦合涡激振动中的内流效应分析
被引量：1
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作者
赵桂欣
孟帅
车驰东
赵创业
张文龙
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机构
上海交通大学海洋工程国家重点实验室
江南造船(集团)有限责任公司
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出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2023年第19期7-13,共7页
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基金
国家自然科学基金面上项目(51879161)。
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文摘
深海立管因长径比大幅增加导致柔性增强、内流效应凸显,其在顺流和横流耦合涡激振动中的内流效应尚未得到很好理解。采用半经验时域涡激振动水动力模型,建立深海立管在均匀洋流下的横向和纵向耦合振动方程,并利用有限元法求解,探究不同内流速度、内流密度和洋流下立管在顺流和横流耦合涡激振动中的内流效应。研究发现,当洋流速度和内流密度一定时:①内流效应可使系统固有频率降低,因此随着内流速度增加,顺流和横流涡激主导频率可能脱离激励区,主导模态转移到高阶,同时主导频率发生阶跃增加;②立管横向位移均方根最大值是增加还是减少取决于横向涡激主导频率是接近还是远离涡脱频率;③当横流向涡激振动主导模态不变时,由于内流效应可以降低系统刚度,顺流向的静态位移随着内流速度的增加而逐步增加,当横流向主导模态转移至高阶时,顺流向的拖曳力系数会发生突然减少导致静态位移呈现阶跃性下降;④内流效应对顺流向振动有着不可忽略的影响。立管顺流向振动响应是内流效应、拖曳力(受横流向涡激响应影响)和顺流向涡激流体力联合作用的结果。
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关键词
内流效应(IFE)
横流向(CF)
涡激振动(VIV)
主导模态转移
顺流向静态位移
顺流向振动响应
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Keywords
internal flow effect(IFE)
cross flow(CF)
vortex induced vibration(VIV)
dominant mode transfer
in line(IL)static displacement
IL vibration response
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分类号
TE835
[石油与天然气工程—油气储运工程]
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