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输流管网流致振动特性数值模拟研究

刘诗文 赫荣辉 杨钊 王嘉瑞 陈爽 赖建永 李毅

刘诗文, 赫荣辉, 杨钊, 王嘉瑞, 陈爽, 赖建永, 李毅. 输流管网流致振动特性数值模拟研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(1): 187-191. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0187
引用本文: 刘诗文, 赫荣辉, 杨钊, 王嘉瑞, 陈爽, 赖建永, 李毅. 输流管网流致振动特性数值模拟研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(1): 187-191. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0187
Liu Shiwen, He Ronghui, Yang Zhao, Wang Jiarui, Chen Shuang, Lai Jianyong, Li Yi. Numerical Simulation Research on Flow-Induced Vibration Characteristics of Fluid-Conveying Pipe Network[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(1): 187-191. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0187
Citation: Liu Shiwen, He Ronghui, Yang Zhao, Wang Jiarui, Chen Shuang, Lai Jianyong, Li Yi. Numerical Simulation Research on Flow-Induced Vibration Characteristics of Fluid-Conveying Pipe Network[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(1): 187-191. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0187

输流管网流致振动特性数值模拟研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0187
详细信息
    作者简介:

    刘诗文(1992—),男,工程师,主要从事核动力装置系统设计研究,E-mail: npic_liushiwen@qq.com

  • 中图分类号: TL332

Numerical Simulation Research on Flow-Induced Vibration Characteristics of Fluid-Conveying Pipe Network

  • 摘要: 为研究管路系统流质振动特性以优化管路设计,本文以典型输液管网系统为对象,基于Ansys Workbench平台开展了不同流体激励下的管路双向流固耦合模拟计算,获得了管路结构流致振动特性,分析讨论了激励类型、介质温度、流场结构及结构固有频率对管内流致振动特性的影响。结果表明,脉动流量激励下的管路结构振幅显著大于恒定流量激励下的结构振幅,当流体激励频率较接近管路结构固有频率时,结构和流体将趋于共振,导致结构振动加剧。通过在管道适当位置施加约束支撑,使结构固有频率远离流体激励频率,可有效减小管道的振动。此外,介质温度和流速对结构振幅有较大影响。

     

  • 图  1  管路系统三维几何模型

    Figure  1.  Three-Dimensional Geometrical Model of Pipeline System

    图  2  管路结构约束条件

    Figure  2.  Constraint Conditions of Pipeline Structure

    图  3  管路结构一阶模态

    Figure  3.  First-Order Modal of Pipeline Stucture

    图  4  管路系统稳态流场压力分布

    Figure  4.  Pressure Distribution of Steady Flow Field of Pipeline System     

    图  5  水泵脉动流量

    Figure  5.  Pulsing Flux of Water Pump

    图  6  积分力的频域特性曲线

    Figure  6.  Frequency-Domain Characteristic Curve of Intergral Force  

    图  7  管道结构最大位移示意图

    Figure  7.  Schematic Diagram of Maximum Displacement of the Pipeline Structure

    图  8  结构振动位移频域特性曲线

    Figure  8.  Frequency-Domain Characteristic Curve of Structural Vibration Displacement

    图  9  结构振动位移时域特性曲线

    Figure  9.  Time-Domain Characteristic Curve of Structural Vibration Displacement

    图  10  介质温度为300℃时结构振动位移时域特性曲线    

    Figure  10.  Time-Domain Characteristic Curve of Structural Vibration Displacement at 300℃ of Medium Temperature

    图  11  支管连通,结构振动位移DX时域特性曲线

    Figure  11.  Time-Domain Characteristic Curve of Structural Vibration Displacement DX with Branch Pipe Connection

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出版历程
  • 收稿日期:  2020-11-26
  • 修回日期:  2021-06-22
  • 刊出日期:  2022-02-01

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