Разработка методик расчета и исследование виброакустических характеристик трубопроводных систем

• Автор: Макарьянц, Георгий Михайлович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 191 с. : ил.

1. Виброакустические нагрузки трубопроводных систем нагнетательных установок. Методы моделирования виброакустнчеких нагрузок в трубопроводных системах
1.1. Анализ условий работы трубопроводных систем нагнетательных установок
1.2. Анализ физико-математических моделей динамики трубопроводов
1.3. Анализ методов численного моделирования виброакустического взаимодействия в трубопроводных системах
2. Методы численного моделирования связанных колебаний трубопроводных систем
2.1. Уравнения движения трубопроводной системы в дифференциальной форме
2.2. Применение метода конечных элементов к решению задачи виброакустического взаимодействия
2.2.1. Дискретизация одномерного волнового уравнения
2.2.2. Численное решение задачи во временной области
2.2.3. Конечноэлементная дискретизация системы дифференциальных уравнений трёхмерной задачи виброакустического взаимодействия
Выводы
3. Исследование динамических характеристик элементов трубопроводных систем на основе вычислительного эксперимента
3.1. Основные этапы и особенности моделирования виброакустических процессов в трубопроводных системах в САЕ АИЭУЗ
3.2. Анализ результатов моделирования по разработанной и существующим методикам
3.3. Численное исследование собственных частот и форм колебаний элементов трубопроводных систем
3.4. Численное исследование виброакустических характеристик элементов трубопроводных систем при силовом нагружении пульсациями давления рабочей среды
3.5. Численное исследование виброакустических характеристик элементов трубопроводных систем при их кинематическом возбуждении
Выводы
4. Экспериментальное исследование динамических характеристик элементов трубопроводных систем

4 1. Исследование собственных частот и форм колебаний элементов трубопроводных систем
4.2. Исследование виброакустической нагруженности элементов
трубопроводных систем при их возбуждении пульсациями давления рабочей жидкости
4.3. Исследование виброакустических характеристик трубопроводов сливной магистрали гидросистемы пресса ERFURT РТг 2000+1200
Выводы
Основные результаты и выводы Список использованных источников Приложения

Функционирование машин, оборудования, технических объектов многих отраслей промышленности связано с использованием трубопроводных систем, предназначенных для транспортирования рабочей жидкости в широком диапазоне расходов (до 150 ООО л/мнн в магистральных трубопроводах /13, 14/) и давлений (до 40 МПа в гидросистемах летательных аппаратов /84, 48/). Таким образом, трубопроводные системы являются важными и распространёнными элементами гидромеханических систем. В этой связи вопрос повышения их работоспособности приобретает большую значимость, так как непосредственно связан с работоспособностью различных технических объектов в целом. Кроме того, стоимость создания трубопроводных систем зачастую оказывается чрезмерно высокой, достигая в общем объёме капиталовложений, например, при строительстве нефтеперерабатывающего завода 50% /14/. Поэтому грамотное проектирование
трубопроводных систем снижает издержки при их доводке и эксплуатации.
В процессе эксплуатации трубопроводные системы подвержены широкому спектру статических и динамических нагрузок. Статические нагрузки обусловлены действием рабочего давления, температуры, а также различных монтажных неточностей, возникающих в процессе монтажа. К динамическим нагрузкам следует отнести воздействие на трубопроводы вибрации (кинематическое возбуждение /52/), а также колебаний давления рабочей жидкости, которые в свою очередь можно разделить на:
- пульсации давления рабочей жидкости, обусловленные неравномерностью её подачи нагнетательными устройствами /13, 14, 16, 60/;
- гидравлические удары, возникающие в моменты срабатывания средств автоматики гидромеханических систем /84/;
- неконсервативные силы в высокорасходных трубопроводных магистралях /3/.
Работоспособность трубопроводных систем зависит от большого числа различных факторов: величины и характера действующих напряжений, длительности работы под нагрузкой, состояния и структуры материала, шероховатости внутренней и внешней поверхностей п других.
Как показывает практика, в большинстве случаев параметры колебательных процессов в трубопроводных системах характеризуются частотами до 5 кГц, колебаниями давления рабочей жидкости с амплитудами до 20 МПа, вибрацией механической подсистемы с виброускорением до 1500 м/с2. При этом весьма актуальной является задача расчёта вибрации трубопроводной системы иод действием пульсаций давления рабочей жидкости. Важной с научной и практической точек зрения является и обратная задача -возбуждение колебаний столба рабочей жидкости при внешнем силовом или

Абсолютно жёсткие опоры моделируются ограничением перемещений в месте их расположения. Податливые опоры моделируются воздействием другой механической подсистемы, имеющей в общем случае свои упругие и вязкостные характеристики. При этом ограничение перемещений накладывается уже на новую механическую подсистему.
Таким образом, на основе известных уравнений динамики рабочей жидкости и деформируемого твёрдого тела разработана математическая модель, позволяющая проводить моделирование виброакустических характеристик трубопроводных систем.
Следующий этап составления модели виброакустических характеристик трубопроводных систем заключается в выборе метода решения разработанной системы уравнений и граничных условий. В качестве такого метода выбирается метод конечных элементов.