膏体输送水平悬臂管道不同流速下的三维非线性振动分析

摘要

充填管路末端水平管段的振动会极大地影响充填效果和充填效率,针对这一问题,为探究管道振动状态随管内膏体平均流速变化的规律,结合现场实际,构建管道振动分析模型,建立了水平输送管段的三维非线性振动控制方程组.采用伽辽金法和Runge-Kutta法进行数值求解,得到了输送管道自由端的动力学响应,并通过时间历程图、分岔图、相平面图和运动轨迹图进行呈现.结果表明:管内膏体无量纲流速uf在增大的过程中存在一个临界流速u cr,且两个方向上的临界流速不同,η1方向上u cr=10.55,η2方向上u cr=0.001.当u fucr,管道自由端会发生颤振失稳,其运动形式表现为周期振动和概周期振动,且随着uf的增大,管道的振动幅度也会不断增大.