Компьютерное моделирование поведения системы трубопровод–жидкость, исследования и оценка влияния сил Кориолиса на движение жидкости в трубопроводе при разных способах закрепления

Abstract

Для нелинейной задачи динамики трубопровода с протекающей жидкостью разработана дискретная модель поведения трубопровода с жидкостью для различных способов его закрепления. Эта модель позволяет определить опасные частотные диапазоны и диапазоны скорости движения жидкости, при которых происходит увеличение колебаний трубопровода и возможна потеря устойчивости движения системы. Показан характер процессов энерообмена между формами колебаний в системе и, в частности, роль нелинейных механизмов и сил Кориолиса в формировании таких процессов.

Розглянуто задачу руху трубопроводу з рідиною. Досліджуються коливання системи в нелінійному діапазоні збурень. Для різних способів закріплення трубопроводу здійснено аналіз впливу нелінійних механізмів і сил Коріоліса на перерозподіл енергії між формами коливань системи. Показано, що за своїм внеском сили Коріоліса домінують в перерозподілі енергії між формами коливань. Зазначено, що при наявності вільного краю сукупна дія сил Коріоліса і нелінійних механізмів проявляється найбільше. Розроблена модель достатньо універсальна і може застосовуватися для дослідження багатьох прикладних задач динаміки трубопроводів, що знаходяться в перехідних режимах руху. Важливими результатами є аналіз впливу та природи різних нелінійних механізмів, дослідження різних режимів течії рідини та можливості застосування закону течії для демпфування коливань.

The problem of dynamics of pipe with a flowing fluid is considered. Vibrations of the system in the nonlinear range of disturbances are investigated. An investigation of the influence of nonlinear mechanisms and Coriolis forces on the redistribution of the energy between forms of vibrations of the system is given. Coriolis forces dominate in the redistribution of the energy between forms of vibrations of the system. A total influence of Coriolis forces and nonlinear mechanisms in case of the availability of a free edge is most revealed. The developed model is sufficiently universal and can be applied to study many application problems of pipeline dynamics in transitional modes of motion. Important results are the analysis of the influence and nature of various nonlinear mechanisms, the study of different fluid flow regimes, and the possibility of applying the flow law to damping the oscillations.