[发明专利]一种管路系统的流固耦合动力学特性预测方法

摘要

本发明涉及流固耦合预测领域，具体涉及一种管路系统的流固耦合动力学特性预测方法，其包括，根据管路系统中每个管路元件的属性，将管路系统离散为直管元件、弯管元件和管路附件元件三种类型；根据离散后的管路元件的类型，建立各管路元件相应的场传递流固耦合矩阵或点传递流固耦合矩阵；将离散后的管路系统重新组合为若干传递矩阵单元体，且根据所述管路系统预测的管壁弯曲波最小波长或者预测的上限频率计算传递矩阵单元体的最大特征长度；预测管路系统任意位置的流固耦合动力学特性。本发明能够消除管路系统流固耦合动力学问题数值溢出和预测结果不稳定问题，预测过程简便，非常有利于编程计算，并且预测精度高。

主权项

1.一种管路系统的流固耦合动力学特性预测方法，其特征在于：其包括以下步骤，步骤一、根据管路系统中每个管路元件的属性，将管路系统离散为直管元件、弯管元件和管路附件元件三种类型；步骤二、根据离散后的管路元件的类型，建立各管路元件相应的场传递流固耦合矩阵或点传递流固耦合矩阵；步骤三、将离散后的管路系统重新组合为若干传递矩阵单元体，且根据所述管路系统预测的管壁弯曲波最小波长或者预测的上限频率计算传递矩阵单元体的特征长度范围；步骤四、结合管路系统边界处流体已知条件和结构已知条件组成边界条件矩阵和外部激励列向量，利用传递矩阵方法，预测管路系统任意位置的流固耦合动力学特性；根据所述管路系统预测的管壁弯曲波最小波长计算传递矩阵单元体的最大特征长度的计算方法为：其中，L_max表示组合后的单元体的最大特征长度，C表示比例系数，表示与管壁杨氏模量(E)，管路内径(R_i)，管路外径(R_o)，管内流体密度(ρ_f)，管壁密度(ρ_p)和泊松比(υ)相关的计算式，λ_min为预测的管壁的弯曲波最小波长；根据所述管路系统预测的上限频率计算传递矩阵单元体的最大特征长度的计算方法为：其中，L_max表示组合后的单元体的最大特征长度，C表示比例系数，表示一个与管壁杨氏模量(E)，管路内径(R_i)，管路外径(R_o)，管内流体密度(ρ_f)和管壁密度(ρ_p)相关的计算式，s_max表示可以预测的上限频率。