Vibrations of steel pipes and flexible hoses induced by periodically variable fluid flow

• Autorzy: Czerwiński A. , Łuczko J

Warianty tytułu

PL

Drgania sztywnych i elastycznych przewodów wzbudzonych okresowo zmiennym przepływem cieczy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper is concerned with the analysis of a model describing the vibrations of simply supported straight pipes conveying periodically pulsating fluid. The vibrations of the hydraulic system are described by a fourth-order partial differential equation, with the inclusion of geometrical non-linearities. Through the application of the Galerkin method, the non-linear problem is reduced to the solution of four ordinary differential equations. The influence of several significant parameters of the model on the rms value of velocity is investigated. The possibility of exciting sub-harmonic and chaotic excitations at certain intervals of excitation frequency and flow velocity is presented.

PL

W pracy poddano analizie model opisujący drgania przegubowo podpartych prostoliniowych przewodów, spowodowane pulsacjami prędkości przepływającej cieczy. Ruch układu opisano równaniem różniczkowym cząstkowym czwartego rzędu, uwzględniającym nieliniowości geometryczne. Wykorzystując metodę Galerkina, zagadnienie rozwiązania równania różniczkowego cząstkowego sprowadzono do problemu analizy układu czterech równań różniczkowych zwyczajnych. Zbadano wpływ wybranych parametrów na wartość skuteczną prędkości drgań. Wykazano możliwość wzbudzania się w pewnych zakresach prędkości przepływu i częstości wymuszenia drgań podharmonicznych i chaotycznych.

Słowa kluczowe

EN

flow-induced vibration; pipeline; critical flow velocity; parametric resonance; chaotic vibrations

PL

drgania wzbudzone przepływem; rurociągi; krytyczna prędkość przepływu; rezonans parametryczny; drgania chaotyczne

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Mechanics and Control
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 31, no. 2
• Strony: 63--71
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Czerwiński A.

autor

Łuczko J

• Cracow University of Technology, Krakow, Poland,

Bibliografia

• Bagchi K., Gupta S.K., Kushari A., Iyengar N.G.R., 2009, Experimental study of pressure fluctuations and flow perturbations in air flow through vibrating pipes, Journal of Sound and Vibration, 328, pp. 441-455.
• Gorman D.G., Reese J.M., Zhang Y.L., 2000, Vibration of a flexible pipe conveying viscous pulsating fluid flow, Journal of Sound and Vibration, 230, 2, pp. 379-392.
• Jin J.D., Song Z.Y., 2005, Parametric resonances of supported pipes conveying pulsating fluid, Journal of Fluids and Structures, 20, pp. 763-783.
• Kadoli R., Ganesan N., 2004, Parametric resonance ofa composite cylindrical shell containing pulsatile flow of hot fluid, Composite Structures, 65, pp. 391-404
• Kuiper G.L., Metrikine A.V., Battjes J.A., 2007, A new time-domain drag description and its influence on the dynamic behaviour of a cantilever pipe conveying fluid, Journal of Fluids and Structures, 23, pp. 429-445.
• Lee S. I., Chung J., 2002, New non-linear modelling for vibration analysis of a straight pipe conveying fluid, Journal of Sound and Vibration, 254, 2, pp. 313-325.
• Lee U., Park J., 2006, Spectral element modelling and analysis of a pipe-line conveying internal unsteady fluid, Journal of Fluids and Structures, 22, pp. 273-292.
• Modarres-Sadeghi Y, Paidoussis M.P., Semler C, 2005, A nonlinear model for an extensible slender flexible cylinder subjected to axial flow, Journal of Fluids and Structures, 21, pp. 609-627.
• Paidoussis M.P., 1987, Flow-induced instability of cylindrical structures, Applied Mechanics, 40, 163-175.
• Paidoussis, M.P., 1998, Fluid-Structure Interactions: Slender Structures and Axial Flow, vol. 1, Academic Press, London.
• Panda L.N., Kar R.C., 2008, Nonlinear dynamics of a pipe conveying pulsating fluid with combination, principal parametric and internal resonances, Journal of Sound and Vibration, 309, pp. 375-406.
• Wang L., 2009, A further study on the non-linear dynamics of simply supported pipes conveying pulsating fluid, International Journal of Non-Linear Mechanics, 44, pp. 115-121.
• Zhang Y.L., Reese J.M., Gorman D.G., 2003, An experimental study of the effects of pulsating and steady internal fluid flow on an elastic tube subjected to external vibration, Journal of Sound and Vibration, 266, pp. 355-367.