消防炮自适应炮头射流系统自由振动分析

• 作者: 袁晓明 王储 赵士宜 张立杰
• 来源期刊: 机械工程学报
• 关键词: 消防炮 自适应炮头 射流系统 自由振动 模态试验
• 年，卷（期）: 2020,（22）
• 所属期刊栏目: 交叉与前沿
• 页码范围: 256-262
• 页数: 7页
• 分类号: TG156
• 语种: 中文
• DOI: 10.3901/JME.2020.22.256

摘要

消防炮自适应炮头可根据流体压力和流量变化自动调整炮口开度,从而提高消防炮的射流性能,快速高效地扑灭大型火灾.但炮头末端的自适应机构使射流系统具有流固耦合特性,在高速高压作用下,射流系统可能会发生振动乃至共振,进而影响灭火效率.考虑射流系统中流体域和固体域间的流固耦合效应以及炮头内连续体芯杆和端盖与其他离散结构间的连续离散耦合效应,通过集中质量法确定了芯杆和端盖结构的刚度矩阵,采用集中参数法建立了消防炮自适应炮头射流系统的动力学模型及方程.对射流系统进行了自由振动分析,确定了系统各阶固有频率及模态振型,分析了流体初始体积含气量和流体压力对系统固有频率的影响规律.由样机模态试验可知,理论与试验确定的一阶固有频率偏差仅为0.51％,验证了消防炮自适应炮头射流系统动力学模型的准确性.本项研究可为消防炮自适应炮头射流系统的动力学优化提供理论依据.