1.含注水泵与Y型喷嘴的竖直悬臂输流管临界参数预测方法,其特征在于,包括:S1、建立含Y型喷头与集中质量的输流管振动微分方程;S2、引入无量纲参数,对振动微分方程无量纲化,确立边界条件;S3、推导特征方程、解特征值与特征函数,定义积分变换对;S4、将偏微分方程转换为常微分方程后矩阵化求解临界速度与临界频率。
2.如权利要求1所述的含注水泵与Y型喷嘴的竖直悬臂输流管临界参数预测方法,其特征在于,S1中,竖直悬臂含集中质量带Y型喷嘴输流管的振动微分方程为: (1);其中, 为输流管的抗弯刚度, 为管道横向位移, 为沿输流管长度方向的坐标, 为输流管长度, 为单位长度液体质量, 为单位长度管道质量, 为输流管内流体速度, 分别为管道中心线和附加喷头之间的角度, ,a,b分别为喷头的两个分支管截面积与主输流管截面积之比, , 为时间, 为Dirac函数, 为Y型喷嘴质量, 为重力加速度, 为第 个质量块的质量, 为第 个质量块所在的位置, 为集中质量的数量, 为Heaviside函数。
3.如权利要求1所述的含注水泵与Y型喷嘴的竖直悬臂输流管临界参数预测方法,其特征在于,S2中,对竖直悬臂含集中质量带Y型喷嘴输流管的振动微分方程进行无量纲化,包括以下步骤:引入以下无量纲参数: (2);将式(2)代入式(1)可得到振动微分方程的无量纲形式: (3);其中, 为无量纲管道各点的位置, 为无量纲管道横向位移, 为无量纲时间, 为无量纲流速, 为无量纲液体与管道总质量之比, 为无量纲重力参数, 为无量纲集中质量与管道总质量之比, 为无量纲喷头质量与管道总质量之比, 为第n个质量块所在的无量纲位置;无量纲形式的悬臂边界条件如下: (4)。
4.如权利要求1所述的含注水泵与Y型喷嘴的竖直悬臂输流管临界参数预测方法,其特征在于,S3中,推导竖直悬臂边界条件下的特征方程、特征值与特征函数,定义积分变换对,包括以下步骤:基于广义积分变换的基本变换形式,选取Euler-Bernoulli梁振动方程为式(3)的近似形式,推导相应的特征方程、特征值与特征函数步骤如下:Euler-Bernoulli梁振动方程如下: (5);引入以下无量纲参数: (6); 为式(5)的无量纲时间;Euler-Bernoulli梁振动方程无量纲形式为: (7);定义解 的分离变量形式为: (8);将式(8)代入式(7)中可得到: (9);所以,令 ,式(3)的特征方程写作: (10);特征方程的通解形式为: (11);其中,e为自然常数;悬臂边界条件如下: (12);将式(12)代入式(11),得到矩阵形式如下: (13);通过式(13)可求出: (14);进一步整理得到特征值: (15);通过式(13)和(15)可求出: (16);将式(16)代入式(11),可得到悬臂边界条件的特征函数如下: (17);对特征函数进行归一化处理: (18);由归一化条件可得归一化的特征函数: (19);经归一化处理后,特征函数的正交归一化条件如下: (20);针对式(3)定义积分变换对如下: (21); (22)。
5.如权利要求1所述的含注水泵与Y型喷嘴的竖直悬臂输流管临界参数预测方法,其特征在于,S4中,对振动微分方程各项进行积分变换,将偏微分方程转换为常微分方程组,包括以下步骤:将式(3)各项乘以正交归一化后的特征函数 并在 中积分,得到各项常微分变换形式如下: (23); (24); (25); (26); (27); (28); (29); (30); (31); (32);将式(23)至式(32)相加得到常微分变换方程组如下: (33);式中,常微分方程组的系数如下: (34);式(33)为振动微分方程转换后的最终形式;为了方便计算,将式(33)截断至有限的截断数NW,并将其改写为矩阵形式: (35);式中,矩阵 分别代表的元素是 , 表示由 组成的对角矩阵, 等于1到截断数;式(33)的标准形式如下: (36); (37);式中, , 为质量矩阵、 为阻尼矩阵、 为刚度矩阵、 为载荷矩阵;对于式(36)的解写成如下形式: (38);式中, 为常幅向量, 为角频率, 为时间变量;将式(38)代入到式(36)中得到: (39);若式(39)有非零解,则需满足: (40); 表示对括号内矩阵求行列式,通过求解公式(40)即可得到竖直悬臂含注水泵与Y型喷嘴输流管临界流速与临界频率。