Page 256 - 《振动工程学报》2025年第11期
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              能破坏系统边界完整性，导致放射性泄露。因此，开                           与评估，以期为核动力装置的隔振设计提供理论依
              发高可靠性的       RCP  减振设计策略对保障核动力装置                  据与试验支撑。

              的长周期安全与可靠运行至关重要。
                  现有  RCP  振动研究主要聚焦于流致振动机理，                     1    RCP-MRD     系  统  耦  合  模  型
              对振动控制策略关注不足。ZHENG                等  [3]  应用小波

              变换揭示了      RCP  内部压力脉动主频能量向低频迁
                                                                1.1    RCP  动力学模型
              移，进而诱发流致振动的机理。ZHOU                等 [4]  探明了不
              同运行条件下的非定常压力脉动与振动特性的关                                 RCP  通过隔振器与基础结构连接，典型反应堆
              系，发现了     RCP  的出口方向振动最大。LAI 等            [5]  通  RCP  的结构如图     1 (a) 所示。实际运行条件下，隔振
              过  3D  非定常流动模拟，明确指出了运行流量是压力                       器通过弹性支承使得振动在设备与基础之间的传递
              脉动振幅的主要影响因素。蔡坤等                 [6]  证实了流体宽       显著衰减。RCP       内部复杂的流固耦合与旋转动力学
              频压力脉动是引发主泵和试验台架整体振动的主要                            行为与基础振动间的耦合作用被大幅减弱。此外，
              原因，并通过增加被动阻尼器的方法有效降低了主                            由于隔振器的刚度与质量远小于                RCP  的结构刚度和
              泵的振动。                                             质量，系统的振动传递特性主要由                 RCP  的等效集中
                  尽管  RCP  振动机理逐渐明晰，但缺乏能适应激                     质量和隔振器刚度主导。因此，在工程隔振设计中，
              励动态变化的半主动振动控制策略。由于反应堆冷                            忽 略 隔 振 器 质 量与    RCP  结 构 刚 度 的 影 响 ， 仅 考 虑
              却剂系统的高可靠性要求，结构简单的被动隔振仍                            RCP  的等效集中质量与隔振器刚度，即可满足精度
              是当前的主要策略。然而，被动隔振固定的动力学                            要求。
              参 数 难 以 适 应 流 量、 转 速 等 因 素 导 致 的 激 励 频
              率 变 化， 隔 振 效 果 受 限 。 基 于 磁 流 变 液 阻 尼 器
                                                                                RCP
              （magnetorheological damper, MRD）的半主动控制策略
              可 根 据 激 励 特 性， 实 时 调 节 系 统 的 刚 度 和 阻 尼 特                                       m          x m
                [7]
              性 ，且在控制失效时可自动退化为被动阻尼器，兼
              顾了可靠性和性能提升。然而，RCP                激励动态变化                隔                   k         c
                                                                     振
              的特性对半主动控制策略的动态适应能力也提出了                                 器                                  x g
              严格要求。王俊等         [8]  引入  MRD  有效抑制了机动飞                 (a) RCP结构示意图       (b) RCP动力学模型
              行 过 程 中 转 子 系 统 瞬 态 及 稳 态 响 应， 证 明 了      MRD           (a) RCP schematic  (b) RCP dynamic model
              对瞬态激励和旋转机械振动的控制能力。冯钰琦                                      图 1 RCP  结构示意图与动力学模型
              等 [9]  开发的单杆式    MRD，在往复压缩机管路振动试                         Fig. 1 Schematic and dynamic model of RCP

              验平台中实现了       80.70%  的振动位移降幅，展示了         MRD         基于上述机理简化，为验证半主动隔振策略用
              在管道类结构的振动控制中的高效性。ZHAO                     等  [10]  于抑制宽频基础振动向           RCP  传递的有效性，本文采
              和  ZHANG  等  [11]  分别将  MRD  应用于第二长江大桥            用图   1 (b) 所示单自由度动力学模型描述              RCP  在竖
              风力自支撑缆索和抽水蓄能电站系统厂房结构的振
                                                                直方向的振动响应。图中，m              为  RCP  的等效集中质
              动控制，体现了       MRD  处理复杂系统振动问题的强大
                                                                量；k 为隔振器等效刚度；c 为隔振器等效阻尼；x m 为
              能力。
                                                                RCP  的绝对位移；x g 为基础的绝对位移。
                  综上所述，尽管       MRD  半主动控制在其他工程领
                                                                    根据图    1 (b) 可建立基础激励下       RCP  的振动方程：
              域中的应用日趋成熟，但是在              RCP  振动控制中的研                            (     )  (      )
                                                                          m¨x m +c ˙x m − ˙x g +k x m − x g = 0  （1）
              究 还 相 对 较 少， 理 论 建 模 与 试 验 验 证 体 系 尚 待 发
                                                                式 中，  ˙ x m 和  ¨ x m 分 别 为  RCP  的 绝 对 速 度 和 绝 对 加 速
              展。当前研究主要面临两个挑战：一是亟需建立能
                                                                度；  ˙ x g 为基础的绝对速度。
              够描述变频激励下         RCP  与  MRD  非线性力耦合作用
                                                                    定义   RCP  与基础的相对位移为         x = x m − x g ，则相
              的动力学模型，以预测集成              MRD  后系统的动态响
                                                                对 速 度 和 相 对 加 速 度 可 分 别 表 示 为       ˙ x = ˙x m − ˙x g 和
              应；二是耦合模型及半主动控制策略在变频激励下
                                                                 ¨ x = ¨x m − ¨x g 。代入式  (1) 可得到：
              的有效性与适应性需通过仿真与试验进行充分验
                                                                                (    )
              证。因此，本文针对上述问题进行深入探索，建立考                                          m ¨x+ ¨x g +c˙x+kx = 0     （2）
              虑  RCP  集中质量特性与       MRD  非线性滞回特性的耦                  进一步，可以将整个系统看成是一个受迫振动
              合模型，开展变频激励下天棚控制策略研究，并搭建                           的单自由度系统。系统的位移为                RCP  和基础之间的
              试验平台，对建立的模型及控制策略进行有效验证                            相 对 位移    x， 系 统 的 激 励 为 基 础 运 动 引 起 的 惯 性
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