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轴向流中圆柱体的稳定性和动态特性研究

作　者: 张东亮
导　师: 金基铎
学　校:
专　业: 工程力学
关键词: 圆柱体轴向流稳定性有限元法
分类号: O353
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 17次
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内容摘要

本文研究了轴向流中两端支承圆柱体的稳定性和动态特性。用四阶Ritz-Galerkin方法对圆柱体的运动微分方程进行了离散化。用四阶离散化方程研究了系统的静平衡状态,详细叙述了非零平衡点的计算方法。通过线性化方程特征值的分析,对零平衡点的稳定性进行了研究,得到了参数变化与零解稳定性的关系。分析了阻尼系数(εc_f)、轴向力(Γ)、质量比(β)等参数对系统非零平衡点存在区域和大小变化的影响。本文还用数值方法研究了εc _f、Γ、Π0(柔性系数)等参数变化对系统静态失稳临界流速的影响,考察了在β、εc _f、u (流速)等参数的变化范围内系统非零平衡点的稳定性问题。用有限元法计算了轴向流中一端固定一端自由和一端拖拉一端自由圆柱体的频率,并研究了参数εc_f、β、f 2(末端形状系数)变化对频率的影响。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-19
  1.1 工程背景  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-17
  1.3 本文的主要研究内容  17-19
第2章运动方程的建立  19-31
  2.1 前言  19
  2.2 运动方程的引入  19-20
  2.3 运动方程的无量纲化  20-21
  2.4 运动方程的离散化  21-27
  2.5 求解非零平衡点  27-30
  2.6 小结  30-31
第3章零平衡点的稳定性  31-37
  3.1 前言  31
  3.2 零平衡点的稳定性  31-36
  3.3 小结  36-37
第4章非零平衡点的稳定性  37-60
  4.1 前言  37
  4.2 非零平衡点的存在区域  37-41
    4.2.1 参数εc_f 变化对非零平衡点存在区域的影响  37-39
    4.2.2 参数β变化对非零平衡点存在区域的影响  39-40
    4.2.3 参数Γ变化对非零平衡点存在区域的影响  40-41
  4.3 参数变化对非零解大小的影响  41-45
    4.3.1 参数u 变化的影响  42-43
    4.3.2 参数εc_f 变化的影响  43
    4.3.3 参数β变化的影响  43-44
    4.3.4 参数Γ变化的影响  44-45
  4.4 参数变化对临界流速的影响  45-49
  4.5 非零解的稳定性  49-59
    4.5.1 参数β变化时非零解的稳定性  51-54
    4.5.2 参数εc_ f 变化时非零解的稳定性  54-56
    4.5.3 参数u 变化时非零解的稳定性  56-59
  4.6 小结  59-60
第5章有限元法计算圆柱体频率  60-74
  5.1 前言  60
  5.2 有限元方程  60-64
  5.3 参数变化的影响  64-73
    5.3.1 一端固定一端自由情况  64-67
    5.3.2 一端拖拉一端自由情况  67-73
  5.4 小结  73-74
结论  74-76
附录Ⅰ 四阶离散矩阵B、C、D的元素  76-77
附录Ⅱ 矩阵B、C、D、I 、Λ代入方程整理过程  77-84
附录Ⅲ f_1 、f_2 、f_3 的表达式  84-86
参考文献  86-88
致谢  88-89
攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文  89

轴向流中圆柱体的稳定性和动态特性研究

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