Исследования движений упругого трубопровода, вызванных транспортируемым неоднородным потоком (промежуточный)

Объект исследования - динамические свойства взаимодействующей системы «поток флюида - несущий трубопровод», побуждаемой к движению внешней гармонической силой, в условиях, когда это взаимодействие существенно. Цель исследования - разработка методов моделирования, позволяющих связать параметры потока с наблюдениями за движением трубы. Для практически важного примера такой связи - кориолисова расходомера - в проекте разработана конечноэлементная модель измерительной трубки, воспроизводящая геометрические и механические параметры промышленного прибора. Численные эксперименты по изучению динамических свойств (собственных частот и форм колебаний) пустой трубки, и трубки, заполненной «замороженной» жидкостью, дали результаты, согласующиеся с данными натурных экспериментов. Динамические свойства трубки с потоком изучались в 1D-модели для потока, а сама трубка моделировалась как балка Эйлера - Бернулли. В этой модели рассматривалось поведение основной и кориолисовой частот в зависимости от скорости потока. Более детально силовое взаимодействие «поток - труба» с точки зрения формирования наблюдаемого на опыте сигнала рассматривалось в полной 3D-формулировке методом конечных элементов. Выявлена важная роль демпфирующих свойств системы и трудности их описания. Сделан анализ опытных данных о свободных колебаниях трубки, и оценены вклады в демпфирование различных видов трения.