發(fā)布時(shí)間：2020-12-06 21:30

　　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(huì)效益。換熱器內(nèi)流體誘導(dǎo)振動(dòng)是長(zhǎng)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(jì)中,往往是通過增加剛性約束解決流體誘導(dǎo)振動(dòng)引起的元件損壞。然而,振動(dòng)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(shí)驗(yàn)論證,并且引起廣泛關(guān)注。隨著浮動(dòng)盤管等利用流體誘導(dǎo)振動(dòng)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(dòng),化害為利成為現(xiàn)實(shí)。本文對(duì)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(duì)盤管振動(dòng)影響,推導(dǎo)了盤管在流場(chǎng)阻尼和結(jié)構(gòu)阻尼影響下的振動(dòng)方程;針對(duì)盤管的濕模態(tài)振動(dòng)特性,通過附加質(zhì)量系數(shù)表達(dá)了流場(chǎng)阻尼對(duì)盤管振動(dòng)的影響。對(duì)盤管進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,通過振動(dòng)模態(tài)錘擊實(shí)驗(yàn)得到盤管元件的固有模態(tài)特性,驗(yàn)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(chǎng)環(huán)境對(duì)盤管元件的濕模態(tài)頻率的影響,并對(duì)盤管濕模態(tài)特性對(duì)換熱性能的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。盤管在流場(chǎng)中振動(dòng)時(shí)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(chǎng)的黏度對(duì)盤管的濕模態(tài)頻率影響較大,黏度的增加會(huì)使?jié)衲�態(tài)頻率下降;盤管受流場(chǎng)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(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

管內(nèi)流誘導(dǎo)振動(dòng)

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(shí)際中，存在大量的流體誘導(dǎo)振??動(dòng)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(dòng)問題、船??舶受海浪作用的振動(dòng)問題、高速運(yùn)行的列車受來流空氣的氣動(dòng)彈性問題、血液脈??動(dòng)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(dòng)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(duì)流體誘??導(dǎo)振動(dòng)進(jìn)行了深入探索［１４４８］。??換熱器內(nèi)流體誘導(dǎo)振動(dòng)有管內(nèi)流體誘導(dǎo)振動(dòng)和管外流體誘導(dǎo)振動(dòng)。管內(nèi)流體??誘導(dǎo)振動(dòng)是指管內(nèi)流體沿管內(nèi)結(jié)構(gòu)軸向流動(dòng)，如圖Ｍ所示。管內(nèi)流體誘導(dǎo)振動(dòng)??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(dòng)更為復(fù)雜，當(dāng)管束或單管為直管時(shí)，根據(jù)流體來流方向可分為橫掠和沿程流動(dòng)??兩類，如圖１－２和圖１－３所示。一般來說，管外流體沿程流動(dòng)誘導(dǎo)振動(dòng)與管內(nèi)流??體誘導(dǎo)振動(dòng)形式與機(jī)理相近［１５，１６］；流體橫掠流動(dòng)誘導(dǎo)振動(dòng)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(shí)，聲共振會(huì)成為誘導(dǎo)振動(dòng)??的主要形成機(jī)理［１７］。??

勵(lì)頻率特性；研宄了浮動(dòng)盤管在殼程和管程流體誘導(dǎo)下的振動(dòng)響應(yīng)和管束的剛度、??質(zhì)量比等參數(shù)對(duì)流體誘導(dǎo)振動(dòng)響應(yīng)的影響；分析了浮動(dòng)盤管在不同振動(dòng)參數(shù)下的??應(yīng)力分布特性，建立計(jì)算模型，預(yù)測(cè)浮動(dòng)盤管的疲勞壽命；對(duì)浮動(dòng)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(dòng)實(shí)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(dòng)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(dòng)特性由系統(tǒng)阻尼控制，主要來自流場(chǎng)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(dòng)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(huì)對(duì)彈性元件的振動(dòng)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
[1]管殼式換熱器內(nèi)雙彈性管渦激振動(dòng)特性研究[J]. 劉德,劉巨保,岳欠杯,丁宇奇,魏永和.  化工機(jī)械. 2018(04)
[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)
[3]采用不同管排組合的換熱器彈性管束殼程流體誘導(dǎo)振動(dòng)響應(yīng)[J]. 季家東,葛培琪,畢文波,劉萍.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(03)
[4]管程流體誘導(dǎo)錐螺旋管束振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 王安民,葛培琪,季家東,段德榮.  節(jié)能技術(shù). 2017(05)
[5]換熱器內(nèi)多排彈性管束殼程流體誘導(dǎo)振動(dòng)響應(yīng)的數(shù)值分析[J]. 季家東,葛培琪,畢文波.  振動(dòng)與沖擊. 2016(20)
[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(dòng)響應(yīng)數(shù)值分析[J]. 季家東,葛培琪,畢文波.  振動(dòng)與沖擊. 2016(06)
[8]基于流固耦合方法的船舶濕模態(tài)振動(dòng)研究[J]. 閔振,陳章蘭,劉振華.  山東交通學(xué)院學(xué)報(bào). 2015(02)
[9]換熱器內(nèi)彈性管束流體組合誘導(dǎo)振動(dòng)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(bào). 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(dòng)流誘導(dǎo)管束振動(dòng)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(dòng)理論分析及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 郭春生.山東大學(xué) 2012
[3]振動(dòng)強(qiáng)化傳熱機(jī)理分析及新型振動(dòng)傳熱元件實(shí)驗(yàn)研究[D]. 姜波.山東大學(xué) 2010
[4]結(jié)構(gòu)流固耦合振動(dòng)與流動(dòng)控制的數(shù)值模擬[D]. 徐楓.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[5]振動(dòng)圓管外強(qiáng)化傳熱機(jī)理及污垢生長(zhǎng)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(dòng)態(tài)特性研究[D]. 鄭繼周.山東大學(xué) 2007
[7]換熱器管束動(dòng)態(tài)特性分析及流體誘導(dǎo)振動(dòng)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(dòng)場(chǎng)協(xié)同原理的管道內(nèi)流動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(chǎng)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(dòng)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(jì)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(dòng)特性分析[D]. 曹亮.昆明理工大學(xué) 2004
[8]海洋輸液立管動(dòng)力特性及渦激振動(dòng)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(hào)：2902059