圆柱结构的流动诱发振动PDF电子书下载

前言 1

术语表 2

第1章 绪论 6

1.1流体诱发振动问题的例子 6

1.2无量纲数 8

1.3线性化流体力分量 10

1.4流体诱发振动机理 12

参考文献 15

第2章 静止流体中的单圆柱体 18

2.1引言 18

2.2一个简单的例子——无限理想流体中单圆柱体的振动 18

2.3壁面附近的圆柱体 20

2.4可压缩无粘性流体环形域中的圆柱体 20

2.5无限可压缩无粘性流体中的圆柱体 24

2.6不可压缩粘性流体同心圆环域中的圆柱体 27

2.7不可压缩粘性流体偏心圆环域中的圆柱体 31

2.8同心环域内两相流中的圆柱体 32

2.9流体中两端支承的圆柱体的自由振动 33

2.10无限流体中圆柱体振动的非线性影响 34

2.11三维流场对在流体中振动的圆柱体的影响 35

2.12有限长粘性圆环域中的圆柱体 36

2.13应用举例 38

2.14结束语 40

参考文献 40

第3章 静止流体中的多圆柱体 42

3.1引言 42

3.2一个简单例子——无限理想流体中两平行圆柱体的振动 42

3.2.1运动方程 42

3.2.2自由振动 44

3.3基于二维势流理论在流体中振动圆柱系的附加质量矩阵 46

3.3.1公式和解 46

3.3.2互易关系 49

3.3.3坐标变换 51

3.3.4圆柱系的复合运动 52

3.3.5数值例子 54

3.4理想流体中的圆柱系动力学 56

3.4.1运动方程 56

3.4.2自由振动 56

3.4.3受迫振动 59

3.5一组相同的连续圆柱体在流体中振动的固有频率 62

3.5.1一个等跨多支承圆柱体的固有频率 62

3.5.2流体中多支承圆柱系的固有频率 64

3.6理想流体耦合的两同轴圆柱体 65

3.6.1问题的提法 65

3.6.2频率方程 66

3.7粘性流体分离的两同轴圆柱体 70

3.7.1附加质量矩阵和流体阻尼矩阵 70

3.7.2两同轴管的振动 72

3.8可压缩无粘性流体中圆柱系的附加质量和阻尼 75

3.9不可压缩粘性流体中圆柱系的附加质量和阻尼 78

3.10结束语 79

参考文献 79

第4章 装有流体的圆柱壳体 82

4.1引言 82

4.2圆柱壳体的自由振动 82

4.3装有可压缩无粘性流体的圆柱壳体的自由振动 84

4.4可压缩无粘流体耦合的两壳体的动力学 88

4.5粘性流体耦合的两壳体 94

4.6结束语 100

参考文献 100

第5章 输送流体的管道 102

5.1引言 102

5.2输送流体管道的汉密尔顿原理 102

5.3 输送流体的直管 104

5.3.1运动方程 104

5.3.2自由振动和稳定性分析 109

5.3.3频率特性 111

5.3.4稳定性边界 116

5.3.5不同参数的影响 118

5.3.6实验研究 121

5.4输送流体的弯管 127

5.4.1运动方程 127

5.4.2面外振动和稳定性分析 130

5.4.3面内振动与稳定性分析 135

5.5输送流体的圆柱壳体 137

5.6结束语 138

参考文献 138

第6章轴向流动中的圆柱体 143

6.1引言 143

6.2轴向流动中圆柱体的运动方程 143

6.3轴向流动中单圆柱体的分析 148

6.4动力特性 152

6.5近场流动噪声 157

6.6圆柱体对近场流动噪声的响应 161

6.7亚临界振动的经验公式 163

6.8不同流动条件的影响 165

6.9轴向流动中的圆柱系 167

6.9.1轴向流动中圆柱系的运动方程 167

6.9.2轴向流动中圆柱系的动力特性 168

6.10泄漏流动诱发振动 169

6.11结束语 171

参考文献 172

第7章 横向流动中的单圆柱体 176

7.1引言 176

7.2流动状态 176

7.3斯特鲁哈数 178

7.4稳态流体力系数 181

7.5脉动流体力系数 183

7.6高雷诺数 186

7.7湍流激励 189

7.8横向流动中的运动方程 191

7.9横向流动中圆柱体的响应 195

7.10锁定状态下响应的预测方法 201

7.10.1顺流方向振动的锁定区域 201

7.10.2横流方向振动的锁定区域 203

7.11各种系统参数的影响 205

7.12横向流动中圆柱壳体的响应 208

7.13结束语 209

参考文献 209

第8章 横向流动中的圆柱系 215

8.1引言 215

8.2流动状态 216

8.3旋涡脱落频率 217

8.4压力分布与流动速度分布 221

8.5流体激振力系数 223

8.6流体诱发振动分析 233

8.7圆柱系的响应 235

8.8声共振 239

8.8.1声波沿流体柱的传播 239

8.8.2声共振判据 242

8.8.3声共振的消除 242

8.9结束语 243

参考文献 243

第9章 横向流动中的双圆柱体 247

6.1引言 247

9.2流体力分量 247

9.3流动状态 248

9.3.1并列排列的双圆柱体 248

9.3.2前后排列的双圆柱体 252

9.3.3交错排列的双圆柱体 257

9.4流动流体中双圆柱体的响应 259

9.4.1并列排列的双圆柱体 261

9.4.2前后排列的双圆柱体 264

9.5尾迹诱发颤振 266

9.5.1下游圆柱体上的运动相关流体力 267

9.5.2稳定性分析 268

9.6千扰失稳 270

9.7结束语 272

参考文献 273

第10章 横向流动中圆柱系的流体弹性不稳定性 276

10.1引言 276

10.2临界流动速度和系统参数的确定 276

10.3稳定性的经验判据 279

10.4数学模型 280

10.5流体力系数 282

10.6临界流动速度的预测 288

10.6.1分析 288

10.6.2两种不稳定机理 292

10.6.3数值例子 294

10.6.4理论结果与实验结果的比较 297

10.6.5非线性响应 300

10.7稳定性图 301

10.7.1圆柱列 303

10.7.2方阵（90°） 304

10.7.3旋转方阵（45°） 304

10.7.4三角阵（30°） 304

10.7.5旋转三角阵（60°） 305

10.8各种参数对动力不稳定性的影响 306

10.8.1失谐 306

10.8.2上游湍流 307

10.8.3非均匀流动分布 307

10.8.4管道位置 307

10.8.5两相流动 308

10.9结束语 308

参考文献 308

第11章 设计考虑 313

11.1引言 313

11.2流体诱发振动的评定 313

11.3设计分析 315

11.3.1固有频率、振型和模态阻尼比 315

11.3.2输送流体的管道 315

11.3.3轴向流动中的圆柱体 316

11.3.4横向流动中的单圆柱体 316

11.3.5圆柱系 316

11.4流体诱发振动的比例模化 316

11.5消除振动的方法 317

11.6结束语 319

参考文献 319

附录A 线性阻尼系统的振动 321

A.1正则化模态 321

A.2具有正则化模态系统的受迫振动 322

A.3具有非正则化模态系统的受迫振动 322

附录B 一般流体方程 324

B.1不可压缩流体 324

B.2线性可压缩流体 325

B.3线性不可压缩流体方程 326

B.4线性可压缩无粘流体 326

附录C 特征方程、特征函数和伴随特征函数 327

索引 331