[发明专利]管道激励源识别及其振动响应预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种减振降噪领域的预测方法。

背景技术

管道系统广泛存在于石油化工、船舶营运等行业，输流管道工作过程中的振动和噪声往往会对工作环境及管路精密仪器附件的正常工作产生不良影响，因此对管道激励源特性及其振动测量和预测成为管道振动噪声控制方面至关重要的一部分。

输流管路系统的激励源既包含阀门、泵等工作部件，也包含作用在管壁上的脉动压力场，因此对管道激励源的精确识别十分复杂且较为困难。目前主要有两种方式可以得到管道激励源的大小，一种是将振动或压力脉动传感器安装在激励源附近直接测量激励源大小；另一种是通过测量管道其他部位的振动或流体脉动，通过激励源与测点间的传递函数关系识别激励源的大小。

激励源的直接测量方法较为简单，Peter O.Paulson(US6082193PIPELINE MONITORING ARRAY,2000.)通过在管线上布置水听器来实现管道的噪声监测。Philippe Bousquet(US5925821DEVICE FOR MEASURING NOISE IN A PIPE TRAVERSED BY A FLUID，1999.)则发明一种带空腔的管道激励源测量装置用于测量阀门、弯头等激励源的大小。该装置的主要优点在于对管内的流体介质无要求，管内流体既可以是气体也可以是液体。

由于管道安装及实际工作环境的限制，并非所有的管道激励源都可以利用传感器进行直接测量，于是人们对激励源的识别也就开展了较多的研究。

Bartlett和Flannelly（Modal Verification of Force Determination for Measuring Vibration Loads.Journal of the American Helicopter Society,1979:10～18）早在1979年就曾用加速度响应和传递矩阵识别了直升机主轴的动态载荷。在此之后，S.H.Yap和B.M.Gibbs（Indirect measurement of vibrational energy flow by reciprocal methods,Proc.of Inter-noise,1996,3:1273-1276）于1996年提出了用互易法测量频响函数矩阵，测得了离心风机工作对地板的激励力，并且计算了功率流。翁雪涛（利用频响函数求外部激励，噪声与振动控制，1999,1:46-48）1999年通过分析激励与响应之间的关系，提出了一种通过测量结构对已知激励的响应，求出响应与激励之间的确定性关系，即频率响应函数，然后再测得结构对未知激励的响应，从而求得未知激励的方法。Millet et.al.(WO2004031719(A1)METHOD FOR DETECTING AND LOCATING AT LEST ONE NOISE IN A PIPE TRANSPORTING A FLUID AND INSTALLATION THEREFOR,2004.)通过多点的振动噪声测量，对声源进行定位，并确定声源大小。Frederick Wayne Catron（US7814936B2，Sound pressure level feedback control，Oct.19,2010）基于管内噪声和管外辐射噪声之间的计算公式和传递损失公式，利用管壁振动预测阀门噪声，并发明了一个阀门噪声反馈控制系统。

上述研究成果均是完全基于实验进行激励源识别，识别程序复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供实现管道振动响应的间接测量，从而减少管道振动响应测量时的测点数量的管道激励源识别及其振动响应预测方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明管道激励源识别及其振动响应预测方法，其特征是：

（1）确定管路等效激励源位置，并建立管路系统的频域传递矩阵TMM模型D_tot：

根据管路系统中阀门、分支管及弯管等激励源的布置情况，确定激励源识别的位置及数目n，并假设第i个激励源的大小等于x_i(i=1,2,...n)，建立管路系统的TMM模型，任意管路系统方程均可写为下面的形式：

D_totΦ_tot=F_tot，