換熱器是量大面廣的通用設(shè)備,其性能的每一分提升都意味著巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。換熱器內(nèi)流體誘導(dǎo)振動是長期以來一直未能得到很好解決的難題。傳統(tǒng)的換熱器設(shè)計中,往往是通過增加剛性約束解決流體誘導(dǎo)振動引起的元件損壞。然而,振動能夠強(qiáng)化傳熱的效果早在上世紀(jì)六十年代就有相應(yīng)的實驗論證,并且引起廣泛關(guān)注。隨著浮動盤管等利用流體誘導(dǎo)振動強(qiáng)化傳熱的元件的提出和利用,在換熱器內(nèi)有效地利用振動,化害為利成為現(xiàn)實。本文對處于一定的流體域內(nèi)的盤管進(jìn)行了受力分析,理論上研究了流體阻尼和結(jié)構(gòu)阻尼對盤管振動影響,推導(dǎo)了盤管在流場阻尼和結(jié)構(gòu)阻尼影響下的振動方程;針對盤管的濕模態(tài)振動特性,通過附加質(zhì)量系數(shù)表達(dá)了流場阻尼對盤管振動的影響。對盤管進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,通過振動模態(tài)錘擊實驗得到盤管元件的固有模態(tài)特性,驗證了數(shù)值模擬結(jié)果的正確性。進(jìn)一步通過數(shù)值模擬分析了流場環(huán)境對盤管元件的濕模態(tài)頻率的影響,并對盤管濕模態(tài)特性對換熱性能的影響進(jìn)行實驗研究。盤管在流場中振動時附加質(zhì)量的存在使盤管的濕模態(tài)頻率較其固有頻率產(chǎn)生一定程度的下降;流場的黏度對盤管的濕模態(tài)頻率影響較大,黏度的增加會使?jié)衲�態(tài)頻率下降;盤管受流場附加質(zhì)量越大換熱... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

管內(nèi)流誘導(dǎo)振動

體力學(xué)與固體力學(xué)的跨學(xué)科研宄領(lǐng)域ｔｍ，在工程實際中，存在大量的流體誘導(dǎo)振??動的耦合現(xiàn)象。例如，大壩與蓄水的耦合作用、樓宇迎風(fēng)載荷耦合振動問題、船??舶受海浪作用的振動問題、高速運(yùn)行的列車受來流空氣的氣動彈性問題、血液脈??動與血管局部擴(kuò)張之間的相互作用、換熱器內(nèi)的流體誘導(dǎo)振動問題等。流體與固??體相互耦合作用力的存在，使單一問題變得復(fù)雜。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對流體誘??導(dǎo)振動進(jìn)行了深入探索［１４４８］。??換熱器內(nèi)流體誘導(dǎo)振動有管內(nèi)流體誘導(dǎo)振動和管外流體誘導(dǎo)振動。管內(nèi)流體??誘導(dǎo)振動是指管內(nèi)流體沿管內(nèi)結(jié)構(gòu)軸向流動，如圖Ｍ所示。管內(nèi)流體誘導(dǎo)振動??問題多存在于建筑結(jié)構(gòu)的頂管施工［１３］以及海洋輸液立管［１４］中。管外流體誘導(dǎo)振??動更為復(fù)雜，當(dāng)管束或單管為直管時，根據(jù)流體來流方向可分為橫掠和沿程流動??兩類，如圖１－２和圖１－３所示。一般來說，管外流體沿程流動誘導(dǎo)振動與管內(nèi)流??體誘導(dǎo)振動形式與機(jī)理相近［１５，１６］；流體橫掠流動誘導(dǎo)振動的機(jī)理主要分為三種：??漩渦脫落、紊流抖振和流體彈性激振。當(dāng)流體為氣體時，聲共振會成為誘導(dǎo)振動??的主要形成機(jī)理［１７］。??

勵頻率特性；研宄了浮動盤管在殼程和管程流體誘導(dǎo)下的振動響應(yīng)和管束的剛度、??質(zhì)量比等參數(shù)對流體誘導(dǎo)振動響應(yīng)的影響；分析了浮動盤管在不同振動參數(shù)下的??應(yīng)力分布特性，建立計算模型，預(yù)測浮動盤管的疲勞壽命；對浮動盤管在恒熱流??及相關(guān)工況的換熱性能進(jìn)行了分析。??１．４論文研究思路及主要內(nèi)容??在管殼式換熱器內(nèi)，盤管作為傳熱元件，利用流體誘導(dǎo)振動實現(xiàn)強(qiáng)化傳熱??的方式在集中供熱領(lǐng)域己經(jīng)得到了一定的應(yīng)用，為流體誘導(dǎo)振動強(qiáng)化傳熱新技??術(shù)與方法的發(fā)展拓展了思路。??盤管振動特性由系統(tǒng)阻尼控制，主要來自流場阻尼與結(jié)構(gòu)阻尼。系統(tǒng)阻尼直??接影響彈性元件的振動特性，當(dāng)元件的材料、幾何尺寸、結(jié)構(gòu)形式確定后，其約??束方式的不同、流體物性的變化也會對彈性元件的振動特性產(chǎn)生相應(yīng)的影響，進(jìn)??而影響其傳熱特性�；�于以上分析，本文的研究思路如圖１－５所示。??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]Numerical analysis of shell-side flow-induced vibration of elastic tube bundle in heat exchanger[J]. 季家東,葛培琪,畢文波.  Journal of Hydrodynamics. 2018(02)
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[6]Numerical investigation of flow and heat transfer performances of horizontal spiral-coil pipes[J]. 季家東,葛培琪,畢文波.  Journal of Hydrodynamics. 2016(04)
[7]流體誘導(dǎo)彈性管束振動響應(yīng)數(shù)值分析[J]. 季家東,葛培琪,畢文波.  振動與沖擊. 2016(06)
[8]基于流固耦合方法的船舶濕模態(tài)振動研究[J]. 閔振,陳章蘭,劉振華.  山東交通學(xué)院學(xué)報. 2015(02)
[9]換熱器內(nèi)彈性管束流體組合誘導(dǎo)振動響應(yīng)的數(shù)值分析[J]. 季家東,葛培琪,畢文波.  西安交通大學(xué)學(xué)報. 2015(09)
[10]含有壓電層的各向同性圓柱殼結(jié)構(gòu)的雙穩(wěn)態(tài)特性分析[J]. 王斌,聶國華.  力學(xué)季刊. 2014(01)

博士論文
[1]彈性管束換熱器殼程分布式脈動流誘導(dǎo)管束振動研究[D]. 季家東.山東大學(xué) 2016
[2]新型復(fù)合人字形板式換熱器傳熱與流動理論分析及實驗研究[D]. 郭春生.山東大學(xué) 2012
[3]振動強(qiáng)化傳熱機(jī)理分析及新型振動傳熱元件實驗研究[D]. 姜波.山東大學(xué) 2010
[4]結(jié)構(gòu)流固耦合振動與流動控制的數(shù)值模擬[D]. 徐楓.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[5]振動圓管外強(qiáng)化傳熱機(jī)理及污垢生長特性研究[D]. 冷學(xué)禮.山東大學(xué) 2007
[6]彈性管束換熱器各組件動態(tài)特性研究[D]. 鄭繼周.山東大學(xué) 2007
[7]換熱器管束動態(tài)特性分析及流體誘導(dǎo)振動研究[D]. 賴永星.南京工業(yè)大學(xué) 2006
[8]頂管工程土與結(jié)構(gòu)的性狀及理論研究[D]. 魏綱.浙江大學(xué) 2005

碩士論文
[1]基于流動場協(xié)同原理的管道內(nèi)流動分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 吳施熠徽.浙江大學(xué) 2018
[2]新型蜂窩螺旋板式換熱器數(shù)值模擬及優(yōu)化[D]. 王藝瑋.鄭州大學(xué) 2014
[3]熱回收分離式熱管換熱器傳熱性能的實驗研究[D]. 夏軍.北京建筑工程學(xué)院 2012
[4]夾套式熱管換熱器多場數(shù)值模擬與優(yōu)化研究[D]. 張嶺.中南大學(xué) 2010
[5]表面蒸發(fā)式空冷器流體誘導(dǎo)振動強(qiáng)化傳熱的研究[D]. 李安軍.遼寧科技大學(xué) 2008
[6]緊湊式換熱器的綜合性能設(shè)計與優(yōu)選[D]. 吳恩.南京工業(yè)大學(xué) 2006
[7]輸流管道流固耦合振動特性分析[D]. 曹亮.昆明理工大學(xué) 2004
[8]海洋輸液立管動力特性及渦激振動響應(yīng)理論研究[D]. 傅強(qiáng).中國海洋大學(xué) 2004
[9]彈塑性力學(xué)問題中的無單元伽遼金法[D]. 陳莘莘.湖南大學(xué) 2002



本文編號：2902059