[发明专利]一种圆筒结构随机湍流激励诱发振动的分析方法

权利要求书

1.一种圆筒结构随机湍流激励诱发振动的分析方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：获得流体在圆筒壳体表面分布的流场参数；

步骤2：确定圆筒结构的空间相关函数所述步骤2具体为：基于圆筒结构的结构参数，利用圆筒结构的垂向空间函数和环向空间函数，确定空间相关函数基于圆筒结构的结构参数，通过公式4-公式6确定空间相关函数

其中，为圆筒结构空间相关函数，Γ_z和Γ_θ为圆筒结构垂向空间分布函数和圆筒结构环向空间分布函数，λ_z和λ_θ为相关长度，z′和θ′为载荷作用点在圆筒结构上的标高和角度，z″和θ″为圆筒结构参数，R为圆筒结构的外径，e为自然常数；

步骤3：基于圆筒结构的空间相关函数计算得到作用在圆筒结构表面的随机湍流激励力功率谱密度；

步骤4：将圆筒结构在垂向和环向进行离散，基于流场参数和圆筒结构表面的随机湍流激励力功率谱密度，将频域的功率谱密度转换到时域，得到作用在圆筒结构表面的随机湍流激励力时程；

步骤5：将圆筒结构表面各离散区域的随机湍流激励力时程转换到频域；

步骤6：计算圆筒结构表面各离散区域对应随机湍流激励力时程曲线之间的相干系数，并对各组随机湍流激励力时程之间的相干性进行验证；

步骤7：将通过验证的随机湍流激励力时程施加到圆筒结构上，计算圆筒结构的随机湍流激励诱发振动响应。

2.根据权利要求1所述的圆筒结构随机湍流激励诱发振动的分析方法，其特征在于，所述步骤1具体为：对圆筒壳体内外侧的流场进行计算，获得流体在圆筒壳体表面分布的流场参数。

3.根据权利要求1所述的圆筒结构随机湍流激励诱发振动的分析方法，其特征在于，通过IFFT方法将频域的功率谱密度转换到时域。

4.根据权利要求1所述的圆筒结构随机湍流激励诱发振动的分析方法，其特征在于，流场参数具体包括：圆筒内外流体的密度和流速。

5.根据权利要求1所述的圆筒结构随机湍流激励诱发振动的分析方法，其特征在于，圆筒结构参数包括：圆筒结构的几何尺寸、材料特性、支撑形式以及各阶振型与频率。

6.根据权利要求1所述的圆筒结构随机湍流激励诱发振动的分析方法，其特征在于，所述步骤5还包括：判断人工时程对应的反应谱是否包络目标反应谱，若否则返回步骤4；若是则执行步骤6。

7.根据权利要求1所述的圆筒结构随机湍流激励诱发振动的分析方法，其特征在于，所述步骤6具体为：计算圆筒结构表面各离散区域对应随机湍流激励力时程曲线之间的相干系数，并对各组随机湍流激励力时程之间的相干性进行验证，判断是否满足相关性要求，若满足则执行步骤7，若不满足则返回步骤4。

8.根据权利要求1所述的圆筒结构随机湍流激励诱发振动的分析方法，其特征在于，所述步骤3具体为：基于圆筒结构的空间相关函数利用公式1-公式3计算得到作用在圆筒结构表面的随机湍流激励力功率谱密度：

其中，f^*＝f×D/U，Φ_F(f^*)为随机湍流激励力功率谱密度函数，k为调节系数，U为流体速度，D为特征尺度，ρ为流体密度，Ψ(f^*)为形函数，A为脉动压力作用面积，Φ_F(f)为离散区域的激励力功率谱密度，Φ_P(f)为脉动压力功率谱密度，是与频率相关的项。