机械工程学报

作者：袁晓明, 王储, 赵士宜, 张立杰

单位：1. 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室 秦皇岛 066004;2. 燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室 秦皇岛 066004;3. 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室 杭州 310027

关键词：消防水炮,自适应炮头,射流系统,参数振动,压力脉动；

基金：国家自然科学基金青年科学基金(51805468)、河北省自然科学基金青年科学基金(E2017203129)、浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室开放基金课题(GZKF-201820)和燕山大学基础研究专项青年课题(16LGB001)资助项目。

消防水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,从而显著提升其射流性能。考虑自适应炮头射流系统中流体的压力脉动,结合流体体积弹性模量与刚度间的关系,建立基于时变流体刚度的射流系统参数振动动力学模型,采用多尺度法推导脉动激励频率接近射流系统固有频率和固有频率与脉动频率的组合频率时的共振响应公式,分析射流系统的主共振和组合共振响应。结果表明射流系统发生主共振响应时,激励频率占主导成分,且接近一阶固有频率时系统共振幅值最大;射流系统发生组合共振响应时,激励频率与流体刚度波动频率的组合频率对系统响应的影响与流体脉动频率有关;主共振和组合共振将恶化系统的动力学行为。本项研究可为深入探索自适应炮头射流系统的动力学特性,优化不同工况环境下的设计参数提供理论依据。

来源：2020年第20期

《机械工程学报》期刊编辑部

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