[发明专利]一种基于流速对于悬臂输流管影响的流固耦合实验平台

说明书

本发明公开一种基于流速对于悬臂输流管影响的流固耦合实验平台，该实验平台由实验台、激振台、脉冲电机、法兰、水箱、摄像机等；法兰将横向的振动位移和轴向振动位移解耦只保留轴向的振动位移，水泵采用的是脉冲水泵保证提供稳定的脉冲流速，激振台和硬管相连部分通过特定设计的夹具连接，本发明中所需要所有实验装置都是实验中用到的基本实验装置，这就保证了实验既可以满足准确测量流速对于悬臂输流管的影响，又可以不浪费实验器材便于就地取材减小实验成本，本实验通过相对简单的实验装置来实现测量流速对于输流管道振型和振动频率的影响，并保证了结果的准确性。

技术领域

本发明涉及流固耦合输流管道技术领域，尤其是涉及实验测得流速对于输流管振动的影响。

背景技术

流体管道系统在电力、石油、化工以及舰船、飞行器和日常生活中有着广泛应用。流体管道用来传递质量流、动量流、能量流，与此同时，管系中存在流体的压力脉动和管壁的结构振动，严重时可导致管道系统损坏。在流体管道中存在多种振动波，振动机理非常复杂。同时，振动及伴随噪声还导致环境污染。流体管道的振动，是一种典型的流固耦合振动。流固耦合振动又称流体-诱发振动。

由于管道的固有频率通常总是随着流体速度的提高而降低，在某些涉及以很高速度流动的液体，流体输送管道的稳定性的研究非常重要。譬如火箭发动机燃料馈给管路和水轮机的进水管，固有频率的降低是关系重大的。如果固有频率跌到低于某个限值，管道就容易共振或破坏。如果流体的速度增大到一定的数值，管道就变为不稳定的。

由于管道中存在多种振动波且相互间发生耦合，振动机理非常复杂。为了揭示流体管道的振动特性，了解流体压力脉动和管壁振动在管系中产生和传播的激励，以保证运行可靠性和设计阶段预测管道中的振动能量流，达到控制管道振动的目的。设计了实验平台，用于在实验室测量流速对于管道振动的影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服背景技术中所提到的困难，目前用于测量流速对于悬臂输流管影响的实验装置比较大，设备笨重，实验设备花费高，里面一些零部件换起来不方便，多用于流体实验，而且目前还没有专门用于测量悬臂输流管的简单实验装置，本发明为了克服这种困难设计了一种相对简单的实验平台来测量流速对于振动频率的影响，本发明最大的优点是实验设备如果出现问题换起来非常方便，除此之外为了保证实验的准确性，本发明中还特别设计了一些零部件和夹具来达到预期的效果。

本发明为克服上述技术问题采用以下技术方案：

一种专门用于实验测量流速对于悬臂输流管影响的流固耦合实验平台，主要由水箱(1)、水泵(2)、实验平台(8)、激振台(6)、法兰(5)和摄像机(9)组成；水箱(1)通过软管(7)与PVC硬管(4)连接，PVC硬管(4)安装在激振台(6)上，PVC硬管(4) 通过水管(3)、水泵(2)与水箱(1)连通组成循环结构；软管(7) 通过法兰(5)安装在实验平台(8)上；水箱(1)安装在实验平台 (8)内部。激振台(6)安装在实验平台(8)的顶部。摄像机(9) 正对水箱(1)中的软管(7)。所述软管(7)为不同内径的实验软管。