粘性流体与输流管道耦合振动的有限元分析

摘要

考虑粘性流体在圆管中层流流动,采用Euler梁模型描述细长管道模型.应用虚功原理推导输流管道系统的流固耦合振动有限元方程,研究了简支和固支两种边界条件下管道系统固有频率及流体平均速度、流体粘性和预应力对固有频率的影响,分析了粘性的存在对临界速度的影响.结果表明,粘性的存在使得前三阶固有频率偏低,流体平均速度越大这一趋势越明显;流体平均速度越大,前三阶固有频率越小;随着预应力的增大,前三阶固有频率增大;粘性的存在使得临界速度降低.