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前言1

术语表2

第1章 绪论6

1.1流体诱发振动问题的例子6

1.2无量纲数8

1.3线性化流体力分量10

1.4流体诱发振动机理12

参考文献15

第2章 静止流体中的单圆柱体18

2.1引言18

2.2一个简单的例子——无限理想流体中单圆柱体的振动18

2.3壁面附近的圆柱体20

2.4可压缩无粘性流体环形域中的圆柱体20

2.5无限可压缩无粘性流体中的圆柱体24

2.6不可压缩粘性流体同心圆环域中的圆柱体27

2.7不可压缩粘性流体偏心圆环域中的圆柱体31

2.8同心环域内两相流中的圆柱体32

2.9流体中两端支承的圆柱体的自由振动33

2.10无限流体中圆柱体振动的非线性影响34

2.11三维流场对在流体中振动的圆柱体的影响35

2.12有限长粘性圆环域中的圆柱体36

2.13应用举例38

2.14结束语40

参考文献40

第3章 静止流体中的多圆柱体42

3.1引言42

3.2一个简单例子——无限理想流体中两平行圆柱体的振动42

3.2.1运动方程42

3.2.2自由振动44

3.3基于二维势流理论在流体中振动圆柱系的附加质量矩阵46

3.3.1公式和解46

3.3.2互易关系49

3.3.3坐标变换51

3.3.4圆柱系的复合运动52

3.3.5数值例子54

3.4理想流体中的圆柱系动力学56

3.4.1运动方程56

3.4.2自由振动56

3.4.3受迫振动59

3.5一组相同的连续圆柱体在流体中振动的固有频率62

3.5.1一个等跨多支承圆柱体的固有频率62

3.5.2流体中多支承圆柱系的固有频率64

3.6理想流体耦合的两同轴圆柱体65

3.6.1问题的提法65

3.6.2频率方程66

3.7粘性流体分离的两同轴圆柱体70

3.7.1附加质量矩阵和流体阻尼矩阵70

3.7.2两同轴管的振动72

3.8可压缩无粘性流体中圆柱系的附加质量和阻尼75

3.9不可压缩粘性流体中圆柱系的附加质量和阻尼78

3.10结束语79

参考文献79

第4章 装有流体的圆柱壳体82

4.1引言82

4.2圆柱壳体的自由振动82

4.3装有可压缩无粘性流体的圆柱壳体的自由振动84

4.4可压缩无粘流体耦合的两壳体的动力学88

4.5粘性流体耦合的两壳体94

4.6结束语100

参考文献100

第5章 输送流体的管道102

5.1引言102

5.2输送流体管道的汉密尔顿原理102

5.3 输送流体的直管104

5.3.1运动方程104

5.3.2自由振动和稳定性分析109

5.3.3频率特性111

5.3.4稳定性边界116

5.3.5不同参数的影响118

5.3.6实验研究121

5.4输送流体的弯管127

5.4.1运动方程127

5.4.2面外振动和稳定性分析130

5.4.3面内振动与稳定性分析135

5.5输送流体的圆柱壳体137

5.6结束语138

参考文献138

第6章轴向流动中的圆柱体143

6.1引言143

6.2轴向流动中圆柱体的运动方程143

6.3轴向流动中单圆柱体的分析148

6.4动力特性152

6.5近场流动噪声157

6.6圆柱体对近场流动噪声的响应161

6.7亚临界振动的经验公式163

6.8不同流动条件的影响165

6.9轴向流动中的圆柱系167

6.9.1轴向流动中圆柱系的运动方程167

6.9.2轴向流动中圆柱系的动力特性168

6.10泄漏流动诱发振动169

6.11结束语171

参考文献172

第7章 横向流动中的单圆柱体176

7.1引言176

7.2流动状态176

7.3斯特鲁哈数178

7.4稳态流体力系数181

7.5脉动流体力系数183

7.6高雷诺数186

7.7湍流激励189

7.8横向流动中的运动方程191

7.9横向流动中圆柱体的响应195

7.10锁定状态下响应的预测方法201

7.10.1顺流方向振动的锁定区域201

7.10.2横流方向振动的锁定区域203

7.11各种系统参数的影响205

7.12横向流动中圆柱壳体的响应208

7.13结束语209

参考文献209

第8章 横向流动中的圆柱系215

8.1引言215

8.2流动状态216

8.3旋涡脱落频率217

8.4压力分布与流动速度分布221

8.5流体激振力系数223

8.6流体诱发振动分析233

8.7圆柱系的响应235

8.8声共振239

8.8.1声波沿流体柱的传播239

8.8.2声共振判据242

8.8.3声共振的消除242

8.9结束语243

参考文献243

第9章 横向流动中的双圆柱体247

6.1引言247

9.2流体力分量247

9.3流动状态248

9.3.1并列排列的双圆柱体248

9.3.2前后排列的双圆柱体252

9.3.3交错排列的双圆柱体257

9.4流动流体中双圆柱体的响应259

9.4.1并列排列的双圆柱体261

9.4.2前后排列的双圆柱体264

9.5尾迹诱发颤振266

9.5.1下游圆柱体上的运动相关流体力267

9.5.2稳定性分析268

9.6千扰失稳270

9.7结束语272

参考文献273

第10章 横向流动中圆柱系的流体弹性不稳定性276

10.1引言276

10.2临界流动速度和系统参数的确定276

10.3稳定性的经验判据279

10.4数学模型280

10.5流体力系数282

10.6临界流动速度的预测288

10.6.1分析288

10.6.2两种不稳定机理292

10.6.3数值例子294

10.6.4理论结果与实验结果的比较297

10.6.5非线性响应300

10.7稳定性图301

10.7.1圆柱列303

10.7.2方阵（90°）304

10.7.3旋转方阵（45°）304

10.7.4三角阵（30°）304

10.7.5旋转三角阵（60°）305

10.8各种参数对动力不稳定性的影响306

10.8.1失谐306

10.8.2上游湍流307

10.8.3非均匀流动分布307

10.8.4管道位置307

10.8.5两相流动308

10.9结束语308

参考文献308

第11章 设计考虑313

11.1引言313

11.2流体诱发振动的评定313

11.3设计分析315

11.3.1固有频率、振型和模态阻尼比315

11.3.2输送流体的管道315

11.3.3轴向流动中的圆柱体316

11.3.4横向流动中的单圆柱体316

11.3.5圆柱系316

11.4流体诱发振动的比例模化316

11.5消除振动的方法317

11.6结束语319

参考文献319

附录A 线性阻尼系统的振动321

A.1正则化模态321

A.2具有正则化模态系统的受迫振动322

A.3具有非正则化模态系统的受迫振动322

附录B 一般流体方程324

B.1不可压缩流体324

B.2线性可压缩流体325

B.3线性不可压缩流体方程326

B.4线性可压缩无粘流体326

附录C 特征方程、特征函数和伴随特征函数327

索引331