输液管系动态性能研究

论文题目: 输液管系动态性能研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 机械设计及理论

作者: 盛涛

导师: 王开和

关键词: 压力脉动,时频分析,试验模态分析,有限元法,相关置信准则,减振降噪

文献来源: 天津科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 管道作为液体传输的基本元件,广泛应用于各种领域。与此同时,管系中存在着液体的压力脉动和结构振动,造成振动噪声污染,严重时甚至引发事故。本文针对供水泵房管道系统振动噪声问题进行了研究,建立了实验模型,研究了管道振动机理,分析了影响管道振动的因素,运用试验模态和有限元分析技术对管系进行了模态分析,提出相应改造措施,取得了良好的减振降噪效果。本文的主要工作如下: 对管道振动机理做了详细的分析,并根据激振力和振体的不同加以分类,对激振源的特点做了详细的分析。对水泵压力脉动进行了理论分析,分析了压力脉动的规律,应用压力脉动方程和脉动源产生机理,得出压力脉动取决于水泵的水利结构设计和运转情况。 建立泵房供水系统的实验模型,对管系的噪声、振动、压力脉动信号进行数据采集和处理,运用功率谱和声振相干等方法分析了管道振动的原因。 运用试验模态分析技术和有限元分析技术对供水系统管道结构进行了模态分析,得到了管系的固有频率和振型等参数;运用相关置信准则(MAC)分析计算模态和试验模态的相关性,利用谐响应分析技术得到了管系在激振下的响应情况。 最后本文还结合理论和实验结果,系统的总结了管道系统减振降噪的控制措施,提出设计管系的步骤和方案。

论文目录:

1. 绪论

1.1 课题的提出及研究意义

1.2 国内外研究概况

1.2.1 国外研究概况

1.2.2 国内研究概况

1.3 本论文研究的主要内容及意义

2. 输液管系振动分析

2.1 管道振动的机理

2.2 泵不平衡的惯性力引起管系振动分析

2.3 流体压力脉动引起管系振动分析

2.3.1 水泵压力脉动形成机理

2.3.2 压力脉动的规律及其计算

2.3.3 压力脉动激振力的分析

2.4 水锤、管道内介质涡流引起管道振动分析

2.4.1 水锤引起的管道振动分析

2.4.2 介质涡流引起的管道振动分析

2.5 供水系统管道振动引起的噪声问题

2.6 输液管道振动的主要研究方法

2.7 本章小结

3. 高层供水系统泵房实验研究

3.1 实验系统设计

3.1.1 管路系统设计

3.1.2 测试系统设计

3.1.3 实验方案

3.2 噪声信号分析

3.2.1 标准点选取

3.2.2 数据分析

3.3 振动信号分析

3.3.1 测点布置

3.3.2 数据分析

3.4 声振相干分析

3.4.1 声振相干分析法原理

3.4.2 数据分析

3.5 压力脉动信号分析

3.5.1 数据分析

3.5.2 振动信号与脉动信号的关系

3.6 本章小结

4. 供水管道系统模态分析

4.1 模态分析基本理论

4.1.1 模态分析理论与方法

4.1.2 模态参数识别方法

4.2 管道结构试验模态分析

4.2.1 实验内容

4.2.2 实验装置

4.2.3 试验模态分析结果

4.3 管道结构的有限元分析法

4.3.1 管道结构有限元法的主要步骤

4.3.2 管道单元的划分

4.3.3 质量矩阵与刚度矩阵计算

4.3.4 管道振动微分方程的建立与求解

4.4 利用有限元软件ANSYS对管道结构进行模态分析

4.4.1 ANSYS模态分析介绍

4.4.2 管道结构有限元模型的建立

4.4.3 有限元分析结论

4.5 模态相关性分析

4.5.1 模态相关性分析原理

4.5.2 计算模态和试验模态的相关图

4.5.3 计算模态和试验模态的相关系数

4.6 共振分析

4.7 管系结构的动力响应计算

4.7.1 管道脉动激振力的计算

4.7.2 管道结构谐响应计算

4.8 本章小结

5. 供水系统减振降噪研究

5.1 实验管道系统动态特性分析

5.2 减小压力脉动与传递

5.2.1 泵的选择

5.2.2 缓冲器的设计应用

5.2.3 弯管和变截面管的设计，阀门选择

5.3 减小与控制泵自身振动与传递

5.3.1 泵的隔振设计

5.3.2 管道隔振

5.3.3 支承隔振

5.4 改造后供水系统特性分析

5.4.1 振动信号分析

5.4.2 改造后供水系统有限元分析

5.4.3 压力脉动信号分析

5.4.4 噪声值对比

5.5 管道减振降噪设计原则

5.6 本章小结

6. 结论与展望

参考文献

致谢

发布时间: 2007-01-10

参考文献

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• [2].往复式压缩机管系振动及减振措施[D]. 宋晓辉.北京化工大学2010
• [3].主蒸汽管道振动分析[D]. 张敬铭.重庆大学2003
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