不同振动烈度的L形工业管颗粒阻尼减振技术研究

罗元易; 肖望强; 朱海燕

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2025.10.002

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不同振动烈度的L形工业管颗粒阻尼减振技术研究

·振动·噪声·监测·诊断· | 更新时间：2025-10-31

- 不同振动烈度的L形工业管颗粒阻尼减振技术研究
- RESEARCH ON PARTICLE DAMPING VIBRATION REDUCTION TECHNOLOGY OF L-SHAPED INDUSTRIAL TUBES WITH DIFFERENT VIBRATION INTENSITIES
- 机械强度 2025年47卷第10期页码：16-25
- 作者机构：
  
  1.厦门大学航空航天学院，厦门 361102
  2.华东交通大学机电与车辆工程学院，南昌 330013
- 作者简介：
  
  LUO Yuanyi, E⁃mail:luoyuanyizw@126.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(51875490)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.10.002
  中图分类号： TB123
- 收稿：2023-12-15，
  
  修回：2024-01-16，
  
  纸质出版：2025-10-15
- 稿件说明：
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罗元易，肖望强，朱海燕. 不同振动烈度的L形工业管颗粒阻尼减振技术研究［J］. 机械强度，2025，47（10）：16-25.

LUO Yuanyi，XIAO Wangqiang，ZHU Haiyan. Research on particle damping technology of L-shaped industrial tubes with different vibration intensities［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（10）：16-25.
罗元易，肖望强，朱海燕. 不同振动烈度的L形工业管颗粒阻尼减振技术研究［J］. 机械强度，2025，47（10）：16-25. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.10.002.

LUO Yuanyi，XIAO Wangqiang，ZHU Haiyan. Research on particle damping technology of L-shaped industrial tubes with different vibration intensities［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（10）：16-25. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.10.002.

摘要

工业管道常与压缩机、泵等动力设备连接，承载了物料运输、压力传导等重要功能，是工业生产中物料传递的“高速路”。长期过大的振动是管道结构疲劳损伤、安装在管道上的仪表脱落、配套元件失敏等问题的根本原因。对管道振动、噪声及其控制技术的研究，是满足工业生产要求的基本前提。颗粒阻尼器由于其阻尼效果明显、可靠性高、便于安装等优点，常常用于工业管道的振动控制中。然而，颗粒阻尼材料的减振机制、设置方法等尚不完备，导致其减振效果难以预测。首先，研究用于L形工业管道减振的颗粒阻尼器的理论计算方法，分析了颗粒在“等效固体”“等效液体”2种状态下的阻尼耗能机制。然后，按照阻尼器安装位置振动烈度的不同，提出颗粒阻尼器的理论计算方法。研究结果表明，无错位流动的小振动条件下，将颗粒的耗能等效为颗粒与管道之间的脉冲碰撞力以及摩擦耗能；大振动条件下，颗粒之间形成了错位流动，表现出黏滞阻尼效应。理论和试验结果表明，当颗粒阻尼器位于约化加速度

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的环境中时，宜采用碰撞阻尼的方法表征颗粒阻尼器的耗散性能；当颗粒阻尼器位于约化加速度

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的环境中时，宜采用多相流的思路预测颗粒阻尼器减振效果。

Abstract

Pipelines are frequently connected to power equipment such as compressors and pumps

serving critical functions including material transport and pressure transmission

thereby constituting the “highways” for material transfer in industrial production. Prolonged excessive vibration is the fundamental cause of structural fatigue damage in pipelines

detachment of instruments mounted on pipelines

and desensitization of auxiliary components. Research on pipeline vibration

noise

and their control technologies is a fundamental prerequisite for meeting industrial production requirements. Due to their significant damping effects

high reliability

and ease of installation

particle dampers are commonly employed for vibration control in industrial pipelines. However

the damping mechanisms and configuration methods of particle damping materials remain incomplete

resulting in difficulties in predicting their vibration attenuation performance. Firstly

a theoretical calculation method was developed for particle dampers used in L-shaped industrial pipelines

and the energy dissipation mechanisms of particles were analyzed under two states: “equivalent solid” and “equivalent fluid”. Then

based on variations in vibration intensity at damper installation locations

a theoretical calculation approach for particle dampers was proposed. The results indicate that under small vibration conditions without slip flow

the energy dissipation by particles can be equivalently represented by impulsive collision forces between particles and the pipeline

as well as frictional energy loss; under large vibration conditions

slip flow occurs among particles exhibiting viscous damping effects. Both theoretical analysis and test results demonstrate that when particle dampers operate within an environment characterized by a reduced acceleration

≤3.8

collision-based damping models are appropriate to characterize their dissipative performance; conversely

when operating under reduced acceleration conditions

3.8

multiphase flow frameworks should be employed to predict the vibration attenuation efficacy of particle dampers.

关键词

Keywords

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