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供水系统动态特性分析与声辐射研究

专 业: 机械设计及理论
关键词: 圆柱壳 压力脉动 管道振动 振动声辐射 模态分析 有限元法
分类号: TU821.1  TB535
形 态: 共 97 页 约 63,535 个字 约 3.039 M内容
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内容摘要


本文研究的内容为天津市教委基金项目充液管道系统噪声控制研究的一部分,该项目及本论文是在高层楼供水系统减振降噪研究基础上,对管道结构受激振动导致声辐射的过程在理论上进行了深入研究。

论文针对管系中最常见的直管单元,对其动态性能进行了探讨,研究了直管作为壳模型的振动特性,应用有限元分析软件ANSYS对不同管径的直管进行了模态分析,结合有限元谐响应分析的结果,应用边界元分析软件SYSNOISE仿真了相关的声辐射特性,摸索出了一条有限元结合边界元进行结构低噪声设计的方法,该方法可以进一步扩展到整个管系的低噪声设计,也可以为其他机械产品的低噪声设计所借鉴。

本文的主要工作如下:

针对高层楼住宅供水系统噪声污染问题,运用振动力学,流体力学,有限元数值分析方法,声学边界元数值分析方法,计算机仿真等相关理论,对管道结构动态性能进行理论分析,从理论上探索了由管内液体、空气声场、人所组成系统的振动辐射声的机理。

研究了充液管道系统振动与其激励关系。

从理论方面研究了引发管道振动的主要原因是管内流体的压力脉动。

阐述了反应充液圆柱壳管道系统振动机理的运动微分方程及其频散方程。

应用有限元技术及其分析软件,对圆柱壳模型直管结构进行了模态分析得到不同半径直管结构的模态参数,并利用相关的谐响应分析技术进行了相应的仿真分析。

在管系振动声辐射的过程中引入了边界元法,从而建立了管系振动响应和振动响应声辐射之间的关系。

在振动实模态的基础上导出了圆柱壳的模态声辐射,从而建立了声辐射和管道系统固有特性之间的关系,为隔振降噪元件的设计提供了可靠的理论依据。

探索了应用Pro/E、ANSYS和SYSNOISE软件对充液管道系统进行低噪声的设计。

为管道系统噪声进行优化设计做了初步的理论探索和仿真上的实践。

最后本文还系统地总结了充液管道减振降噪的控制措施……

全文目录


1 综述
1.1 课题来源、目的及研究意义
1.2 管道振动噪声研究的主要领域
1.3 国内外研究概况
1.3.1 国外研究概况
1.3.2 国内研究概况
2 充液管道振动理论
2.1 管道结构振动机理分析
2.2 管道结构系统内部激真理的分析
2.2.1 流体压力脉动
2.2.2 压力脉动激振力的分析与计算
2.3 充液管道振动的有限元分析法
2.3.1 充液管道振动的有限元分程
2.3.2 充液管道振动的有限元分程求解
2.4 充液管道振动的理论模型
2.4.1 充液圆柱壳振动特性研究
2.4.2 充液管道的梁模型及其轴向弯曲振动
2.4.3 充液圆柱壳频散方程的推导
2.5 供水系统管道振动引起的噪声问题
2.6 本章结论
3 圆柱壳管道结构的有限元数值仿真
3.1 模态分析的目的及实模态理论
3.1.1 模态分析的目的
3.1.2 振动实模态理论
3.2 管道振动模态的有限元分析法
3.2.1 有限元分析理论
3.2.2 管道振动微分方程的建立与求解
3.3 管道结构的有限元分析
3.3.1 ANSYS模态分析介绍
3.3.2 圆柱壳模型管道结构有限元模型的建立
3.3.3 直管结构的模态分析
3.4 本章结论
4 圆柱壳模型管道结构深辐射特性及其边界元仿真
4.1 边界元法
4.1.1 数学物理方程边值问题
4.1.2 边界元法
4.2 结构声辐射理论
4.2.1 振动物体辐射声场的数学模型
4.2.2 格林函数及其性质
4.2.3 振动结构声辐射场的边界积分方程
4.2.4 边界积分的边界元拆分及其数值解
4.2.5 边界奇异积分的处理
4.2.6 边界积分特征频率处解不唯一性的处理
4.3 振动体向周围声场辐射噪声的模态理论
4.3.1 结构振动和声场的相互关系
4.3.2 结构声辐射的模态分析
4.4 本章结论
5 管道振动声辐射的仿真研究
5.1 管道结构谐相应分析
5.2 管道结构的边界元振动声辐射仿真分析
5.2.1 SYSNOISE软件介绍
5.2.2 SYSNOISE声学边界元法分析过程
5.2.3 管道结构谐响应的仿真分析
5.3 结论
6 管道结构振动辐射噪声控制研究
6.1 管系中压力脉动控制的研究
6.1.1 管系中缓冲器的设计
6.1.2 弯管和异径管的设计
6.1.3 阀门的选择
6.2 输液管道系统的结构设计研究
6.2.1 管系中支架的设计
6.2.2 管道结构的尺寸选择
6.3 供水系统中的隔振设计
6.3.1 水泵的隔振设计
6.3.2 穿墙管道的隔振设计
6.4 管系设计中声辐射特性的研究
6.5 本章结论
7 结论与展望
参考文献

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中图分类: > TU821.1 > 工业技术 > 建筑科学 > 房屋建筑设备 > 房屋卫生技术设备 > 给水设备
其他分类: > TB535 > 工业技术 > 一般工业技术 > 声学工程 > 振动、噪声及其控制 > 振动和噪声的控制及其利用

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