Моделирование систем предотвращения колебаний

• Автор: Шульц, Вячеслав Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.18, 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 205 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

1. Обзор и анализ задачи.

1.1 Описание движения объекта

1.1.1 Системы координат

1.1.2 Дифференциальные уравнения движения объекта

1.2 Описание движения жидкости.

1.3 Формулировка задачи о силах волновой природы.

1.3.1 Граничные и начальные условия

1.3.2 Линейная формулировка

1.3.3 Определение сил и моментов

1.4 Принцип структурной нейтрализации
1.4.1 Компенсация силовых воздействий
1.4.2 Способы определения обобщенных присоединенных масс.
1.5 Выводы.
2. Моделирование систем предотвращения колебаний.
2.1 Реализация принципа структурной нейтрализации
2.1.1 Моделирование волностойких систем
2.1.2 Определение главной части возмущающих сил
2.2 Приведение выражений сил и моментов для
структурной нейтрализации.
2.3 Выводы.
3. Математическая модель и численный метод определения физических характеристик.
3.1 Обзор и анализ вихревых методов вычислительной гидродинамики
3.2 Метод расчета гидродинамических характеристик систем предотвращения колебаний.
3.2.1 Расчет обобщенных присоединенных масс
3.2.2 Программный комплекс СТАБИЛИЗАЦИЯ.
3.3 Результаты численного эксперимента
3.4 Выводы
4. Исследование и анализ эффект ивности систем
предотвращения колебаний.
4.1 Анализ главной части возмущающих сил, моментов и обобщенных присоединенных масс.
4.1.1 Коэффициенты главной части
4.1.2 Безразмерные коэффициенты главной части.
4.1.3 Коэффициенты не скомпенсированной главной части
4.2 Анализ эффективности различных видоизменений форм систем
предотвращения колебаний.
4.2.1 Анализ гидродинамического взаимодействия
4.2.2 Формулы аппроксимации.
4.2.3 Расчет параметров специальных устройств.
4.3 Выводы
Заключение
Список использованных источников


С использованием этой модели определяются физические (гидродинамические) характеристики объектов, на основе которых выбираются параметры специальных устройств, обеспечивающие максимально эффективное предотвращение колебаний. В третьей главе описывается численный метод определения физических (гидродинамических) характеристик объектов, оборудованных специальными устройствами для предотвращения колебаний. Приводятся результаты тестирования численного метода и созданного на его основе программного комплекса. В четвертой главе представлены расчетные варианты, а также результаты расчетов физических (гидродинамических) характеристик объектов, оборудованных специальными устройствами для предотвращения колебаний. Проводится их анализ, а также рассмотрение и анализ параметров специальных устройств, обеспечивающих эффективное предотвращение колебаний. В Заключении формулируются выводы. В Приложениях приводятся вспомогательные материалы, а также результаты численного моделирования. Глава содержит подробное рассмотрение и анализ математических моделей описания движения объектов, а также физических процессов для определения всех категорий сил и моментов, возникающих при взаимодействии волнения и объекта. Производится подробное описание указанных математических моделей, рассматривается подход, основанный на теории невязкой (идеальной) жидкости, на основе которого формулируется задача о силах и моментах волновой природы. Показывается суть принципа структурной нейтрализации, делаются выводы. Для изучения поведения различных объектов, в том числе систем объект — специальные устройства для предотвращения колебаний, под воздействием волнения, необходимо определить задачу исследования их колебательного движения. Эта задача ставится как задача, где исследуемые объекты и системы рассматриваются как абсолютно твердые свободные тела, находящиеся под воздействием системы внешних сил, которые, в свою очередь, также подлежат определению. Таким образом, необходимо изучить колебания сложной физической (гидродинамической) системы, состоящей из объекта или объекта, оборудованного специальными устройствами для предотвращения колебаний и окружающей его жидкости (воды). В соответствии с этим, в качестве теоретической базы для исследования указанных выше вопросов будем использовать модели теоретической механики, а также гидромеханики, в частности теории волновых движений жидкости. Подмоделями понимаются: модель, описывающая движение объекта, модель, описывающая движение жидкости, модель для определения силовых характеристик волнового движения. В виду сложности этих моделей представляется нецелесообразным их рассмотрение в виде единой громоздкой системы уравнений включающей также соответствующие граничные и начальные условия. Первый этап (п. Описание движения объекта) обосновывает необходимость второго (п. Описание движения жидкости), который, в свою очередь, служит «отправной точкой» для третьего (п. Формулировка задачи о силах волновой природы). В итоге, полученные на первых трех этапах результаты объединяются на четвертом этапе (1. Принцип структурной нейтрализации). Как известно из теоретической механики [], движение твердого тела (<абсолютное движение) можно представить как совокупность двух его движений: поступательного вместе с полюсом, в качестве которого, как правило, выбирается центр масс (7, (переносное движение) и вращательного (сферического), вокруг мгновенной оси, проходящей через этот полюс (относительное движение). Данный параграф (1. В конце его приводятся результирующие формулы, описывающие указанное движение. Для описания движения абсолютно твердого тела необходимо ввести ряд систем координат. В данном пункте вводятся и описываются соответствующие системы координат. Для математического описания физической системы объект — э/сидкостъ, в общем случае, используются четыре декартовы прямоугольные системы координат: неподвижная в пространстве и три подвижные (Рис. О0