(1)国内管路流固耦合研究现状国内关于充流管道流固耦合的研究较落后,但是在流固耦合理论方面确有不少建树。我国的流固耦合研究起自20世纪80年代,张立翔、黄文虎[15]对充液管路系统进行了分析研究。以定常和非定常流两种情况诱发系统的非线性运动,从而观察他们的稳定情况。他们利用汉密尔顿原理,主要研究可描述充液管路系统,运用变形体内N-S方程建立了振动控制方程。并根据汉密尔顿原理推导出了Timoshenko管道的振动方程。86029
王世忠,王茹[16]于1992年推出三维管道内的流固耦合的反对称矩阵,该矩阵具有阻尼机制;在1998年王世忠等又对流体的速度和压强讨论,同时建立阻尼振动微分方程;王世忠教授又于2002年用有限元分析法,对输液管道耦合振动方程进行推导,讨论了由于流体压强流速的变化对管道的影响,又研究耦合阻尼和刚度对管道频率的影响;张进国,吕英民等于2004年针对管道的抗震薄弱环节,在模拟不同地震烈度情况下,对储罐与管道的连接波纹管进行研究,分析其动力响应。
(2)国外管路流固耦合研究现状
输流管道流固耦合模拟最初来自阿拉伯,阿拉伯学者对输油管道的震动产生了兴趣。因为管道在各个领域中均有广泛应用,作用也十分重要。管道内的流体运动产生了振动,成为湍振现象。这使得流体与管道发生了流固耦合,且产生了复杂的行为[17]。Paidoussis M P[18]是很早开始研究这方面问题的学者之一。
1952年,Light Hill 做出大量实验,最终提出流体在紊流状态时,能够激发一种声波源行为,这种行为促使流体的体积流量和压力变化。但在当时并未被重视,在20年后,Gibert才论证了流经管道的流体具有声波源特性这一结论。后来,越来越多的研究得到了两个重要结论:一、流体的雷诺数与马赫数不受局部非稳态管路压力影响;二、Strouhal数较小时,元件管道处的紊流便成为一个声波压力源[19]。
1964年,阿拉斯加的地震令许多石化容器破裂,这引起了很大的损失。许多俄罗斯专家在这一方面作出了卓越的贡献。但是由于计算工具局限,当时只研究了刚性容器和简单运动的刚体中与溶液的相互作用。
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