脉动流发生装置诱导弹性管束振动的实验研究

为了实现对换热器内弹性管束振动的有效激发和控制,提出了一种新型脉动流发生装置,搭建了脉动流诱导弹性管束振动测试实验台,测试了换热器内各排弹性管束在不同工况下的振动响应。结果表明:在脉动流发生装置诱导下,弹性管束主要有两个振动频率,一个频率基本不受入口流速的影响,另一个频率随入口流速的增加而增加;提出的脉动流发生装置,一方面使弹性管束的振动强度明显增加,另一方面在一定程度上解决了各排弹性管束振动不均的问题。     

管束的流体弹性不稳定性的研究

基于Lever与Weaver的“流管”模型,本文对换热器管束的流体弹性不稳定性进行了较深入的研究。认为管子作周期性的衰减(或发散)运动。基本方程以复数形式表示,并用复数解法来求解。证明了作用在管上的流体力与管子运动时的位移、速度、加速度密切相关。作出的稳定区图可用来判断管子是否发生流体弹性不稳定现象。将节径比为1.25,1.32与1.41的正方形排列的管束,依次放入风洞中进行试验,取得了令人满意的结果。     

基于不同截面形状的螺旋弹性管束换热器传热特性分析EI北大核心CSCD

为探究截面形状对螺旋弹性管束(spiral elastic tube bundle,SETB)换热器传热性能的影响,基于四种截面形状(四边形、六边形、椭圆形和圆形),采用双向流固耦合计算方法,对单层四螺旋弹性管束在不同入口速度条件下的振动和传热特性进行了研究。结果表明:不同截面形状的螺旋弹性管束在换热器内不同安装位置的振动响应有明显的不同。截面为椭圆形的螺旋弹性管束在振动和不振动条件下的传热系数最高,管束圆周上的局部传热系数最大,说明管束截面形状为椭圆时的传热性能最佳。振动能够实现强化传热,但振动剧烈的螺旋弹性管束其传热性能并不一定最佳,在进行螺旋弹性管束换热器设计时,并不是要一味追求高强度的振动,还要综合考虑螺旋弹性管束的安装位置和截面形状。     

正方形排布管束流体弹性不稳定性数值计算模型研究

研究了正方形排布管束的流体弹性不稳定的数值计算模型。在刚体运动方程与Newmark积分方法的基础上建立了三维流固耦合振动模型。对湍流模型与模型的轴向尺寸影响进行了计算分析研究,结果表明采用LES模型比RANS模型更为准确,轴向尺寸d的模型可以反映完整的流场信息,在此基础上,提出了适用的计算模型。采用计算模型对临界流速进行了计算,并同文献实验数据进行了对比,结果显示计算的临界流速同实验数据吻合较好,振幅计算在低速时精度较高,在高速时误差较大。研究结果为数值计算模型的应用提供了参考和依据。     

弹性管束缠绕结构换热器在化工流程中应用分析

主要介绍了新型弹性管束螺纹缠绕换热器，从结构上论述弹性管束有效补偿热应力破坏及螺旋缠绕湍流换热的优势。     

航天器弹性充液贮箱双向流固耦合响应特性数值分析

贮箱是航天器的重要组成部分,就其结构方面来讲,基本特点是结构重量轻、刚度和强度要求高.贮箱本身填充大量液体,同时还需要经历较复杂的力学环境.因此薄壁贮箱的流固耦合问题,特别是动力学问题,一直是航天器的关键问题之一.针对薄壁贮箱的流固耦合问题,建立了弹性充液贮箱模型,采用双向流固耦合方法对考虑流固耦合效应的充液贮箱进行了...     

带诱导轮高速离心泵流动诱导振动数值分析

基于SST k-ω湍流模型封闭三维Navier-Stokes方程,对某带诱导轮高速离心泵内部流场进行了三维非定常数值计算,并借助计算机辅助工程(CAE)多物理场协同仿真平台ANSYS Workbench12.0,采用单向流固耦合方法对叶轮转子系统进行瞬态动力学计算,分析了带诱导轮高速离心泵的流动诱导振动特性。计算结果表明：流体载荷预应力对转子固有频率的影响不大,转子系统应力随流量增加而变大,且应力最大的位置在叶轮与泵轴结合处;诱导轮顶部的振动位移呈周期性变化,且波动在垂直方向大于水平方向,主频为诱导轮叶片通过频率(267Hz);轴承约束面处各向振动均衡,主频为轴频的3倍(379Hz)。     

换热器内部流体诱发振动稳态响应分析

针对换热器结构振动特性问题,分析换热器内部流体诱振引起的换热器整体振动,得到换热器固定约束处的支反力。为此提出从流体到固体侧的单向耦合,利用商业CFD软件FLUENT计算流体场,得到换热器壳面和管束上的压力分布,利用MATLAB处理FLUENT输出的流体压力,并且对压力做频谱分析,结构建模采用线性模型,不考虑结构的非线性因素,将频率信号加载到ANSYS中做单频率的谐响应分析,得到支撑处的单频支反力,然后叠加各个频率成分得到稳态多频率成分的支反力。     

弹性薄壁壳体高速风洞耦合振动实验及数值模拟

针对弹性薄壁壳体在高速气流作用下的耦合振动特性进行了研究。采用迭代耦合法对风洞实验中薄壁模型的耦合振动响应进行了数值计算,计算中采用浸入边界法处理流场域网格与结构域网格的运动关系,给出了模型仪器舱段测点上的应变功率谱密度分布以及振动能量在仪器舱段及其相邻位置上的分布情况。研究表明:在与高速气流的相互作用下,模型的振动能量主要集中在高频内某一频率点附近,模型的振动并非一般的低阶模态响应;虽然模型的仪器舱段具有一定的迎风角度,但该段的振动并非最为强烈。通过风洞实验对数值模拟结果进行了验证,结果表明:通过该数值计算程序可以对高速气流作用下的结构动态特性进行定性分析,但还需要通过进一步的风洞实验数据对数值模拟结果进行修正。     

螺纹管换热器管外流体诱发振动计算

换热器管束振动分析是换热器设计中非常重要的一个环节,直接影响换热设备使用过程中的安全、使用寿命和噪声等性能。通过对某一螺纹管换热器的振动分析,分别采用HTRI软件和标准GB/T 151—2014的方法进行计算和比较,并结合两种算法来进行振动计算,得出了较为可靠的结论。     

管壳式换热器管束防振动设计改进探讨

以典型管壳式换热器管束破坏现象案例分析,结合客户实际工况要求,对管束防振动采取相应的改善设计,优化管束折流板支撑形状,并规范进、出水管设计要点等,有效提高管束防振动功能,效果良好。     

管壳式换热器管束加工工艺要点分析

对换热器管束加工工艺进行有效控制,并实践论证管板焊接、换热管装配、薄壁换热管胀接的加工工艺,从而解决换热器管板变形及换热管胀接失效问题。     

大型管壳式换热器的随机响应分析

换热器管束的振动破坏问题是严重影响换热器运行安全性的一个关键问题。根据随机振动理论对管壳式换热器流体诱导管束振动进行了分析，建立换热器管束振动的力学模型，确定流体激振力分布，应用随机振动理论推导出换热器管束振动随机响应的均方根和谱密度。研究表明，采用随机振动理论可以较好地预测管壳式换热器管束流体诱导振动；纵向流换热器与折流板换热器相比，具有优异的抗振性能。     

塔式容器新型扰流减振方法研究

基于塔式容器发生横风向振动的原理,设计了适用于防止塔式容器横风向振动的声波扰流器和喷射扰流器。利用有限元分析软件ANSYS Workbench14.0 建立三维流固耦合数值模型对比分析了两种扰流器在不同扰流速度和扰流频率情况下对塔体周围边界层的干扰效果。结论是速度取一阶临界风速,频率取剪切层不稳定流的脉动频率时,两种扰流器的扰流防振效果最好;同样的扰流参数情况下,喷射扰流器的扰流防振效果比声波扰流器的好。此研究结论为塔器防振措施中扰流器的设计与工程应用提供参考和依据。     

螺旋离心泵转子系统动态响应数值分析

为研究螺旋离心泵转子对流固耦合作用的动态响应信息,以ZJ200-25型双叶片螺旋离心泵为研究对象,利用CFD软件CFX12.1和有限元软件ANSYS Workbench对其进行了考虑流场变载荷和结构相互作用的两场交替联合求解。得到转子受到的激励力以及位移响应频谱特点,结果表明：叶轮受到流场变载荷激励,发生了弯曲及拉伸振动;叶轮径向位移随流量增大而减小,其主频率与径向力主频率同为48.3Hz,轴向力以低频随机波动为主,但轴向位移仅在200Hz以内有较明显的响应,且振幅随频率增加而减小;叶轮质心位移在低阶频率处的振幅不高,高阶频率的振幅逐渐减小,轴向及径向位移均没有振幅过大的情况出现,说明螺旋离心泵转子正常工作时未发生共振,稳定性良好。本文研究结果对螺旋离心泵转子系统的设计改良及振动分析具有一定的参考意义。     

输液管道流固耦合振动的数值分析

摘 要：采用特征线法对输液管道流固耦合振动问题进行了数值分析研究。数值分析采用14-方程模型,为了提高数值分析精度,对传统特征线法进行了改进;给出了时间步长Dt和管道分段数N的确定条件,提出了自适应网格加密的方法来修正空间步长Dz以便更好地捕捉边界处液体压力的波动。对一典型液压系统的耦合振动响应进行了数值仿真,数值结果与实验结果吻合较好,证明了本文方法的正确性和有效性。     

两自由度干摩擦振动系统的粘滑运动分析

干摩擦结构广泛存在于机械系统中,由此引起的振动行为属于典型的非光滑动力学研究范畴。通过将含干摩擦非线性振动系统看作一分段线性系统,提出了求解各粘滑状态阶段解析解的方法,并以两自由度干摩擦振动系统的力学模型为例进行了数值模拟,进而分析了由干摩擦导致的粘滑振动行为。     

输流管道的流体诱发振动稳定性分析

考虑内、外部流体的联合作用,研究输流管道的流体诱发振动稳定性。将外部流体的作用简化为涡激升力,利用Kane方法建立输流管道的二维非线性涡激振动方程。将动力学方程在平衡位置附近线性化,进行输流管道的稳定性分析。探讨不同内外流流速、外部流体的粘滞力系数、管道跨度以及内外流联合作用对管道稳定性的影响。研究结果表明,非线性涡激振动模型更真实地反映输流管道的流体诱发振动稳定性,在内流和管道跨度的影响下,发生耦合模态颤振现象;外部流体粘滞力系数的变化对管道的动力特性有明显的影响;在内外部流体的联合作用下管道的振动特性与各因素单独作用时明显不同。     

覆冰四分裂导线空气动力系数数值模拟

利用Fluent流体动力学分析软件计算典型覆冰四分裂导线在特定风速下的绕流问题,所得各覆冰子导线空气动力系数随风攻角变化曲线与由风洞试验所得规律一致。基于数值模拟和风洞试验所得气动系数确定的Den Hartog系数与Nigol系数随风攻角的变化结果吻合。利用由数值模拟和风洞试验获所得气动参数,采用Abaqus有限元软件模拟典型线路段的舞动,通过舞动特性分析比较发现,利用该两组气动系数模拟得到的导线舞动特性一致,表明采用数值模拟方法确定覆冰导线的空气动力系数可用于模拟覆冰导线舞动。