天然氣活塞式壓縮機(jī)振動(dòng)理論與方法研究

【摘要】： 活塞式壓縮機(jī)被廣泛用于天然氣的開采和輸送過程中?；钊綁嚎s機(jī)運(yùn)行時(shí),機(jī)器內(nèi)部未平衡的慣性力、慣性力矩往往引起壓縮機(jī)機(jī)組的強(qiáng)烈振動(dòng)。強(qiáng)烈的機(jī)組振動(dòng)不僅嚴(yán)重影響裝置的正常運(yùn)行,還以向外輻射的形式產(chǎn)生噪聲并引起周邊地面的振動(dòng),對(duì)工作人員的身心健康、周圍居住人群的正常生活、建(構(gòu))筑物的安全及精密儀器的正常使用等造成巨大的危害。本文正是在這種背景下,基于振動(dòng)學(xué)、彈性波動(dòng)理論和聲學(xué)等基本理論,從分析活塞式壓縮機(jī)機(jī)組振動(dòng)情況開始,深入研究由振動(dòng)引起的噪聲輻射和地面振動(dòng)問題,形成了一個(gè)計(jì)算分析活塞式壓縮機(jī)機(jī)組振動(dòng)、噪聲輻射和周圍地面振動(dòng)的新方法,對(duì)活塞式壓縮機(jī)振動(dòng)的研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義。 本文的主要內(nèi)容包括; (1)基于振動(dòng)和彈性波動(dòng)基礎(chǔ)理論,根據(jù)彈性介質(zhì)的應(yīng)力、應(yīng)變、應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系(本構(gòu)方程)及運(yùn)動(dòng)方程推導(dǎo)出彈性體三維空間波動(dòng)方程;根據(jù)矢量場(chǎng)的分解,將彈性體三維空間波動(dòng)方程分解為橫波和縱波的波動(dòng)方程;根據(jù)彈性流體本構(gòu)關(guān)系和彈性體三維空間波動(dòng)方程推導(dǎo)彈性流體中的波動(dòng)方程; (2)分析活塞式壓縮機(jī)機(jī)組類型、擾力類型及計(jì)算方法,分別根據(jù)“質(zhì)點(diǎn)—彈簧—阻尼器”和“半空間理論”方法建立活塞式壓縮機(jī)機(jī)組振動(dòng)模型,并利用振型分解法和復(fù)變函數(shù)的概念和方法對(duì)兩種振動(dòng)模型進(jìn)行分析和求解; (3)分析了機(jī)組振動(dòng)輻射聲場(chǎng)的特性,針對(duì)于活塞式壓縮機(jī)振動(dòng)輻射噪聲的定解問題,將機(jī)組振動(dòng)模型化為復(fù)雜振型的振動(dòng)球源模型,根據(jù)彈性體三維空間波動(dòng)方程和空間聲場(chǎng)的Neumann邊值條件建立振動(dòng)球源定解模型,并利用分離變量法對(duì)模型進(jìn)行求解; (4)根據(jù)現(xiàn)有的計(jì)算地面垂直振動(dòng)振幅的經(jīng)驗(yàn)公式和振動(dòng)在彈性半空間自由面上產(chǎn)生的瑞雷波的特點(diǎn),將經(jīng)驗(yàn)公式和瑞雷波的定解模型相結(jié)合用于計(jì)算機(jī)組振動(dòng)時(shí)地基表面的振動(dòng)位移; (5)綜合應(yīng)用上述模型和方法,編制活塞式壓縮機(jī)振動(dòng)、噪聲輻射和周圍地面振動(dòng)分析與計(jì)算程序,并根據(jù)算例結(jié)果分析各種模型及其計(jì)算方法的特點(diǎn)、適用范圍以及局限性。 【關(guān)鍵詞】：壓縮機(jī) 振動(dòng) 噪聲 聲輻射 彈性半空間 模型
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TH45
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 引言8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 活塞式壓縮機(jī)機(jī)組振動(dòng)分析模式研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 機(jī)組振動(dòng)噪聲輻射研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.3 機(jī)組振動(dòng)對(duì)周圍地面影響研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)12-14
• 1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容12-13
• 1.3.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)13-14
• 2 活塞式壓縮機(jī)振動(dòng)分析基礎(chǔ)理論14-28
• 2.1 振動(dòng)學(xué)基本問題14-16
• 2.2 彈性波理論基礎(chǔ)16-26
• 2.2.1 彈性理論17-20
• 2.2.2 彈性體三維空間波動(dòng)方程20-24
• 2.2.3 彈性流體中的波動(dòng)方程24-25
• 2.2.4 彈性波動(dòng)模型的一般形式25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-28
• 3 活塞式壓縮機(jī)機(jī)組振動(dòng)研究28-50
• 3.1 概述28-31
• 3.1.1 活塞式壓縮機(jī)基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)類型28-29
• 3.1.2 活塞式壓縮機(jī)基礎(chǔ)的動(dòng)力載荷29-31
• 3.2 簡(jiǎn)諧力作用下機(jī)組的振動(dòng)分析31-41
• 3.2.1 質(zhì)量—阻尼器—彈簧計(jì)算模式31-37
• 3.2.2 彈性半空間法計(jì)算模式37-41
• 3.3 簡(jiǎn)諧力作用下機(jī)組的振動(dòng)模型的解41-49
• 3.3.1 質(zhì)量—阻尼器—彈簧計(jì)算模式方程求解41-47
• 3.3.2 半空間計(jì)算模式方程求解47-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 4 活塞式壓縮機(jī)振動(dòng)噪聲輻射分析50-64
• 4.1 振動(dòng)聲輻射問題的聲學(xué)基礎(chǔ)50-53
• 4.1.1 聲學(xué)基本概念50-52
• 4.1.2 小振幅聲波的波動(dòng)方程52
• 4.1.3 聲波傳播的疊加原理52-53
• 4.2 活塞式壓縮機(jī)振動(dòng)噪聲分析模型53-54
• 4.3 活塞式壓縮機(jī)振動(dòng)噪聲輻射的定解模型54-63
• 4.3.1 活塞式壓縮機(jī)振動(dòng)噪聲輻射的定解問題54-56
• 4.3.2 活塞式壓縮機(jī)聲源特性及波動(dòng)方程求解56-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 5 機(jī)組周圍地面振動(dòng)研究64-74
• 5.1 機(jī)組振動(dòng)時(shí)地基土中的基本波64
• 5.2 計(jì)算波傳播時(shí)衰減的經(jīng)驗(yàn)公式64-66
• 5.3 機(jī)組振動(dòng)在地表面形成瑞雷波分析66-73
• 5.3.1 基本假設(shè)67
• 5.3.2 P波和SV波在自由面的入射和反射67-69
• 5.3.3 瑞雷波的定解問題69-70
• 5.3.4 瑞雷波定解問題的求解70-73
• 5.4 機(jī)組周圍地面振動(dòng)評(píng)價(jià)73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 6 實(shí)例分析與應(yīng)用74-89
• 6.1 概述74
• 6.2 計(jì)算程序74-77
• 6.3 實(shí)例應(yīng)用與分析77-87
• 6.3.1 實(shí)例計(jì)算78-83
• 6.3.2 計(jì)算結(jié)果分析83-87
• 6.4 本章小結(jié)87-89
• 7 結(jié)論與展望89-92
• 7.1 結(jié)論89-91
• 7.2 展望91-92
• 致謝92-93
• 參考文獻(xiàn)93-95

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