Перейти к публикации

Резонанс тонкого стержня в потоке жидкости


Guterfreund

Рекомендованные сообщения

Ребята, привет!

 

Имеется следующая задача: в объеме жидкости (условно бассейн) расположена стальная конструкция, приводимая в действие через тонкий длинный вал. На дне бассейна расположен насос, который подает жидкость в бассейн со скоростью до 4-5 м/с (диаметр патрубка 1.5 - 2 метра), объем бассейна около 300 кубов, геометрия сложная. Верх бассейна сообщается с атмосферой, переток осуществляется самотеком через край бассейна.

 

В работе стальной конструкции возникли проблемы в таком режиме. Анализ CFX показал, что при такой подаче вся среда (жидкость) крайне возмущена. В расчете стальной конструкции учитывались гидродинамические давления, которые превышают, определенные в анализе CFX. Однако, не был проведен анализ на возможный резонанс стального вала.

 

Вопрос: возможен ли, принципиально, резонанс вала при установившейся подаче (без пульсации среды) через патрубок? Если такой резонанс возможен, как, в общих словах, можно оценить такой резонанс численно? Я так понимаю, это будут нестационарные расчеты?

 

Спасибо!

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах


1 час назад, Guterfreund сказал:

Вопрос: возможен ли, принципиально, резонанс вала при установившейся подаче (без пульсации среды) через патрубок? Если такой резонанс возможен, как, в общих словах, можно оценить такой резонанс численно? Я так понимаю, это будут нестационарные расчеты?

если железку сунуть в воду, то ее СЧ изменятся. и это - гармонические расчеты. а потоком среды можно и пренебречь, дабы сложнее Гельмгольца никого не звать.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
51 минуту назад, soklakov сказал:

если железку сунуть в воду, то ее СЧ изменятся. и это - гармонические расчеты. а потоком среды можно и пренебречь, дабы сложнее Гельмгольца никого не звать.

Ну если говорить про резонанс, то он актуален при наличии внешнего возбуждения. Меня интересует вопрос: при отсутствии прочих внешних возбуждений кроме движения потока жидкости при непульсирующей подаче может ли начать каким-то образом резонировать стержень?

 

Хотя, вот, наверное, и нарисовался ответ. Можно ли рассматривать подачу насосом в качестве установившегося непульсирующего потока? Наверное нет!

 

И порядок решения, наверное такой: определиться с законом изменения подачи, решить нестационарную гидравлическую задачу, проимпортировать поля давлений на конструкцию, найти отклик стальной конструкции. Отклик стальной конструкции при таких вводных только в переходном структурном или гармонический как-то можно подцепить?

 

Спасибо!

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
19 минут назад, Guterfreund сказал:

решить нестационарную гидравлическую задачу, проимпортировать поля давлений на конструкцию,

Это вода. Скорость звука несколько тысяч метров в секунду. Можете вообще ее не рассматривать. Просто приложите давление с нужной частотой. Если резонанс в области НЧ, то вообще можно особо не париться с водой.

Так или иначе по частоте можно понять что за причина возбуждения.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
21 минуту назад, Guterfreund сказал:

Меня интересует вопрос: при отсутствии прочих внешних возбуждений кроме движения потока жидкости при непульсирующей подаче может ли начать каким-то образом резонировать стержень?

легко. поток на входе не пульсирует, но обтекая препятствия - начинает пульсировать.

22 минуты назад, Guterfreund сказал:

Можно ли рассматривать подачу насосом в качестве установившегося непульсирующего потока?

если знаете частоту пульсации потока (например, насос поршневой), то СЧ вала просто не должна с ней совпасть. здесь или стоит учесть присоединенную массу воды или можно пренебречь, в зависимости от жесткости вала.

если же насос качает все-таки равномерно, то см. выше - пульсация может возникнуть при обтекании. частота пульсации тогда определяется по габаритам через число Струхаля, либо полноценным CFD-нестационаром. и снова - она просто не должна совпасть с СЧ вала.

6 минут назад, Борман сказал:

Скорость звука несколько тысяч метров в секунду.

полторы. и неизвестны габариты. может там на длину вала несколько длин волн)) вряд ли конечно.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
3 часа назад, Guterfreund сказал:

В работе стальной конструкции возникли проблемы в таком режиме.

А вы учитываете болтанку рабочего колеса, вызванную давлением жидкости на лопатки, если оно скажем центробежное ? А если колесо центробежное,   равномерно оно работать не будет.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
3 часа назад, Guterfreund сказал:

В работе стальной конструкции возникли проблемы в таком режиме

какие проблемы?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

При обтекании скорее всего образуется вихревая дорожка, вот такая

Vortex-street-animation.gif

но против нее можно принять меры - навить интерцепторы и колебания уменьшатся.

404px-Proserpine_Mill_-_January_2012.jpg

По идее можно посчитать в CFD, что Вы уже сделали а потом в МКЭ найти собственную частоту патрубка с учетом присоединенной массы жидкости (для этого есть специальные инструменты), если они близки, то будет резонанс. Возможно присоединенная масса жидкости будет не нужна, надо сравнивать. Динамику корпуса судна считают всегда с учетом воды - находят "мокрые формы".

2577.pdf

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
46 minutes ago, Jesse said:

какие проблемы?

Пссc... 



Capture.PNG.367bd531aeab26782e28bbfdbea8fc8c.PNG

20 minutes ago, karachun said:

навить интерцепторы и колебания уменьшатся.

Только есть риск, что тогда "тонкий вал" превратиться в "тонкий длинный гребной винт")

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
24 минуты назад, piden сказал:

Только есть риск, что тогда "тонкий вал" превратиться в "тонкий длинный гребной винт")

Мда, быстро читал и упустил момент что это вал, я думал что это труба. Тогда можно менять массу и жесткость чтобы уйти от резонанса.

Еще можно закрыть вал в кожух большего диаметра -> частота вихрей уменьшится. Число Струхаля для цилиндра Sh=f*d/V в большом диапазоне Re практически не меняется. И вибрация перейдет на кожух.

s_fct_re.gif

Изменено пользователем karachun
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
3 часа назад, soklakov сказал:

если железку сунуть в воду, то ее СЧ изменятся

а почему кстати меняются? до этого тема была что преднапряжение (сжатие) уменьшает собств. частоты. Вряд бассейн супер глубокий с большой гидростатикой так, чтоб вал сильно сжался...
с другой стороны есть вода, которое создаёт доп. демпфирование.. Но по идее оно влияет только на свободные колебания твёрдого тела, а на деформации не очень.. или очень?)

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
15 минут назад, karachun сказал:

Число Струхаля для цилиндра Sh=f*d/V в большом диапазоне Re практически не меняется.

я конструкцию не знаю, но что если поток не поперек вала, а вдоль, или даже лучше под углом.

1 минуту назад, Jesse сказал:

а почему кстати меняются?

зачем - любимый вопрос.

почему - ненавистный.

3 минуты назад, Jesse сказал:

Но по идее оно влияет только на свободные колебания твёрдого тела

а собственные частоты - это про что?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
8 минут назад, Jesse сказал:

а почему кстати меняются?

Присоединенная масса жидкости. Вода тоже колеблется вместе с конструкцией. Получается уже не только сама пластинка а система структура+некоторый объем окуружающей воды.

Вот тут сухая стальная пластина 1000х200х5 мм имеет первую СЧ ~4 Гц, а полностью погруженная в воду ~2 Гц.

2577.pdf

На Википедии даже статья есть.

https://en.wikipedia.org/wiki/Added_mass

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
29 минут назад, karachun сказал:

Присоединенная масса жидкости. Вода тоже колеблется вместе с конструкцией. Получается уже не только сама пластинка а система структура+некоторый объем окуружающей воды.

аа-а! другой базар.
в pdf-ке правда идеальная жидкость.. с учётом вязкости наверно вообще сложная модель получилась бы.. да и не решает это дело особо.. если у нас тёпленькая водичка:smile:

Изменено пользователем Jesse
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
39 минут назад, Jesse сказал:

с учётом вязкости

Это все в рамках малых перемещений, вязкость не влияет, влияет только плотность. В той статье не только МКЭ, там еще идет сравнение с экспериментом и получается достаточно неплохо.

Microsoft-Edge.png

Вообще и присоединенная масса воздуха тоже влияет, но настолько незначительно что ее можно игнорировать.

Если малых перемещений не достаточно то можно сделать 2-way-FSI и там учесть и вязкость и вихри и много чего еще, но тяжко все это.

https://www.youtube.com/watch?v=fFb24c8Y9Q8

https://www.youtube.com/watch?v=f5dXR0pmQvg

https://www.youtube.com/watch?v=mt2wv5P5zaY

39 минут назад, Jesse сказал:

да и не решает это дело особо..

90% вопросов закрываются присоединенной массой, для динамики однокорпусного судна этого достаточно, еще 8% решаются бассейном с аккустическими элементами - это если считают катамаран с двумя корпусами - они могут влиять друг на друга через воду - получаются совместные формы, и 2% это FSI и поиски научной новизны.

Изменено пользователем karachun
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
3 минуты назад, soklakov сказал:

attention please!

Ну и еще расстояние до свободной поверхности - если положить лист плашмя, параллельно зеркалу жидкости, так чтобы сверху был только один миллиметр этой самой жидкости - то результат будет один, а если погрузить пластину перпендикулярно свободной поверхности - то другой.

Посчитал модельку из статьи у себя - по эксперименту получается 3,84 и 1,78 Гц для сухой и мокрой (полностью погруженной) пластины, а в МКЭ вышло 3,94 и 1,83 соответственно. Довольно таки неплохо.

P.S. в другой теме тот-кого-нельзя-называть пытался меня убедить что этого быть не может так как у пластины не меняется масса и жесткость и частоты должны быть одинаковы.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
5 минут назад, karachun сказал:

и 1,83 соответственно.

мокрая как считалась?

с присоединенными массами неинтересно.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

@soklakov По простому - регион с присоединенной массой. Городить бассейн аккустических элементов дольше и я уже успел забыть какие кнопки нужно для этого бассейна жать и как правильно задавать для него ГУ.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.

Гость
Ответить в тему...

×   Вставлено в виде отформатированного текста.   Вставить в виде обычного текста

  Разрешено не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отобразить как ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.




  • Сообщения

    • alek77
      Да, спасибо, я уже из интереса ее нашел. Еще раз повторю, чтобы не выхватить, сам я такими методами указния размеров не пользуюсь, это самая вредная практика из всех, что встречал. В свое время имел много проблем в автокаде, корректируя чужие чертежи. Но там и отртогональные линии под углом в 0,001 градуса были в норме, и миллион линий одна поверх другой, и незамкнутые отрезки и много всего, от чего волосы дыбом. В солиде, думал, не столкнусь с таким, наивный. Поэтому искал и нашел макрос который косяки размеров подсвечивает. Он вполне рабочий, но не стабильный. В чем причина не разбирался, так как со своей задачей он справляется. Причем отрабатывает и галочки, и замену текста в размере. Хорошо, что @malvi.dp нашел время и что-то корректирует, спасибо отдельное ему за это. Макрос достаточно полезный при работе с чужими документами. И если удастся сохранить все начальные функции этого макроса против изощренных методов вредительства - будет офигенно.
    • Kelny
      Если этой ссылки достаточно для отображения материала и материал уже есть в обозначенной модели, то возможно подойдёт TabBuilder: https://help.solidworks.com/2023/russian/SolidWorks/SWHelp_List.html?id=e68c1877b4fa431483f8c751bd9fcc78&_gl=1*lby1j3*_up*MQ..*_ga*NTEyNjA5NDQ3LjE3MTQxMTU3MzA.*_ga_XQJPQWHZHH*MTcxNDExNTcyOS4xLjEuMTcxNDExNTczNy4wLjAuMA..#Pg0   В старых версиях при написанни ссылок такого радо в некоторых случаях можно было не писать имя файла, а достаточно было вместо имени файла модели оставить ПРОБЕЛ.SLDPRT и имя после этого подставлялось само. Пробовать надо.   Так же можете глянуть макрос по изменению свойств файла (методы и функции там устаревшие, но возможно даже будет работать и можно поковыряться в коде): https://kelnyproject.ucoz.ru/load/6-1-0-8 по програмированию так же есть справка (версию в ссылке поменяйте на свою, что бы справка была актуальна для вашей версии): https://help.solidworks.com/SearchEx.aspx?query=get custom property&version=2010&lang=english,enu&prod=api
    • gudstartup
      только перед обновлением обязательно выполните  все что написано в руководстве и касается сохранения состояния станка и чпу. и обязательно сделайте образ диска и помните что слишком новые версии могут не заработать на вашем чпу относительно безопасно ставить только сервиспаки
    • NordCom
      Большое спасибо! Через это меню удалось зайти в меню. 95148->MOD
    • Danil89nur
      Доброе время суток. Столкнулся с проблемой на новой работе. Много деталей у который в свойствах отсутствует раздел "Материал" и приходится каждый раз вручную заходить туда, создавать раздел и выбирать там ""SW-Material@Name.SLDPRT". Возможно кто-то знает, либо сможет помочь с написанием простенького макроса, при нажатии на который в свойствах детали будет создаваться необходимый раздел и в нем сразу написан выбранный материал (желательно, чтоб там было указано сразу наименование материала, а не формула для его получения ""SW-Material@Name.SLDPRT"). Пытался самостоятельно через ChatGPT, но так как в програмировании я 0, то ничего не получилось)
    • Bot
      Коллеги, Благодарю вас за интерес к проекту электронной энциклопедии в области инженерного программного обеспечения PLMpedia, который более 15 лет развивался группой компаний ЛЕДАС. Представленный ниже скриншот передаёт содержание и структуру базы данных энциклопедии, накопленной за эти годы: именно такую начальную страницу, можно было до сегодняшнего дня увидеть, придя по адресу https://plmpedia.ru/ В последние несколько лет ЛЕДАС особенно интенсивно и результативно вкладывает все ресурсы в развитие своего основного бизнеса: см. ниже «О компании ЛЕДАС». Сегодня я с некоторым сожалением констатирую, что у компании ЛЕДАС более нет возможности отвлекать ресурсы своих сотрудников на некоммерческий (фактически волонтерский) проект PLMpedia. Вся база данных ресурса может быть безвозмездно передана любому юридическому или физическому лицу с единственным условием: наш преемник должен будет публично объявить о состоявшейся передаче и взятии на себя [...] View the full article
    • gudstartup
      @NordCom  у вас наверное это так происходит читайте этот раздел itnc_530.pdf
    • fenics555
      интересный индус. А нового то чего?
    • gudstartup
      откудова качаете мне интересно?
    • ДОБРЯК
      Совсем забыл про собственные вектора       собственный тон частота           0.013                        1   Расчет собственных форм и частот   1         1   7.0711E-01   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00   1         2   7.0711E-01   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00       собственный тон частота       15910.75                         2   Расчет собственных форм и частот   1         1   7.0711E-01   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00   1         2  -7.0711E-01   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00   0.0000E+00        
×
×
  • Создать...