换热器内弹性管束流体组合诱导振动响应的数值分析

为了探讨换热器内弹性管束在流体诱导下的振动特性,采用流固耦合的弱耦合法,研究了弹性管束在不同流速的壳程和管程两场流体组合诱导下的振动响应,并对比分析了壳程流体和管程流体对弹性管束振动响应的影响。研究表明:当壳程和管程流速一定时,弹性管束两监测点各方向的振动主频、谐频大小一致,且振动主要体现为面内振动。壳程流速较低时,监测点沿壳程流速方向的位移曲线存在明显的二倍谐频。壳程流速变化对管束振动响应的影响较大,管程流速变化对管束振动响应的影响较小,说明弹性管束的振动主要由壳程流体引起。由于流体的冲击和管束重力的影响,当壳程流速较低时,管束沿壳程流速方向的振动平衡位置较低,随着流速的增加,管束沿壳程流速方向的振动平衡位置逐渐上移。     

空间锥螺旋管束流体诱导振动换热器及性能分析

基于动态子结构理论、利用固定界面模态坐标变换及超单元技术,分析了空间锥螺旋管束的振动特性和脉动元件诱发管束振动的频率条件,计算了0.1m/s壳程流速、横向脉动流激励条件下空间螺旋管束的振动特性,研究了空间锥螺旋管束管内二次流及其换热特性.结果表明:单排空间锥螺旋管束的振动分为横向和纵向振动,以纵向振动为主;在横向脉动流激励作用下,管束的振动与其横向固有振型近似,空间锥螺旋管束的低阶模态频率较低,易于诱发振动;管内截面二次流分为4个涡区,强烈的管内二次流致使管束换热性能提高,空间锥螺旋管束单位面积的换热量是传统平面管束的1.4倍以上.     

换热器内锥螺旋弹性管束振动强化传热研究

为分析换热器内锥螺旋弹性管束的流致振动强化换热情况,采用双向流固耦合的数值方法,分别研究入口流速和管排间距对其在壳程流体诱导下的振动响应及传热特性的影响。结果表明当入口流速由0.5m/s增大到0.9m/s,锥螺旋弹性管束的振动强度明显提高,管束的传热性能提高,流致振动使得管束的传热性能分别提高了5.2%、4.3%和3.5%,管束流致振动强化传热性能增强。随着管排间距从30mm增加到40mm,锥螺旋弹性管束的振动强度增大,流致振动使得管束的传热性能分别提高了2.5%、4.9%和3.1%,且管排间距为35mm时锥螺旋弹性管束的传热性能最佳,管束流致振动强化传热性能也最佳。     

采用不同管排组合的换热器弹性管束壳程流体诱导振动响应

为了研究换热器内弹性管束在壳程流体诱导下的振动特性,利用流固耦合的顺序求解法,对换热器内不同管排间距和不同管排数条件下多排弹性管束在壳程流体诱导下的振动响应进行了数值分析;提出了分割式网格划分策略,可大幅度提高网格划分的精度、效率和灵活性;提出了粗算加精算的分步计算策略,可大幅度减少计算时间,提高计算效率。研究表明:在壳程流体诱导下,换热器内各排弹性管束的振动主要表现为面外振动,且振动的均匀性较差;大不锈钢连接体上监测点的振幅受管排间距的影响较大,小不锈钢连接体上监测点的频率受管排间距的影响也较大;当管排间距较小时,各排弹性管束间的相互影响较强;当管排数增加时,各排管束的振动均匀性降低。     

螺旋管束流体弹性不稳定的解析模型

本文根据螺旋管束流动诱发振动的实验研究结果，及冲刷螺旋管阵流场的观测结果，提出了一种螺旋管束流体弹性不稳定的解析模型，获得了螺旋管束流体弹性不稳定分析所需的流体力系数，给出了螺旋管束拽力方向静力不稳定分析的解析表达式。解析模型与实验结果符合良好。     

流体诱导振动强化传热的试验研究

通过对一种新型传热元件——弹性管束的传热试验研究发现：诱导振动加强了传热管周围的流体的扰动而达到强化传热的目的．当来流Ｒｅ＜４００时,管外对流换热系数较固定单管提高３倍以上．在换热器的不同高度上的弹性管束,换热能力随诱振方式不同而存在差异．     

冷凝器换热管泄漏事件分析

某电厂突发冷凝器钛管泄漏事件,通过覆膜查漏、涡流检测、内窥镜检查等一系列手段找到漏点。数年前国内另一电厂已发生类似事件,分析为流体弹性不稳定引起的管束振动,长期振动造成疲劳,甚至钛管间相互发生碰磨,最终导致断裂。为减少该类事件的发生,电厂已采取了一系列的防范措施。     

流体诱导振动强化传热的试验研究

通过对一种新型传热元件－弹性管束的传热试验研究发现：诱导振动加强了传热管周围的流体的扰动而达到强化传热的目的,当来流Ｒｅ〈４００时,管对外流换热系数较固定单管提高３倍以上,在换热器的不同高度上的弹性管束,换热能力随诱振方式不同而存在差异。     

大型电站锅炉炉墙振动研究

大型电站锅炉炉墙结构振动的原因很复杂,主要有燃料燃烧不均匀或爆发性连续脉冲;烟气流过管束时形成的卡门涡街;炉膛空腔的声学共振;从结构外振源传来的振动等。炉墙振动过大会造成绝热层开裂、焊接松脱等恶劣后果,锅炉内爆则会引起灾难性的破坏,但目前锅炉结构设计从未考虑其动态特性。本文对国产大型电站锅炉(主要是30万千瓦电站直流锅炉)的炉墙和刚性梁振动进行了较全面的实测,对测试数据进行了谱分析和传递函数分析,研究了炉墙各区域的振幅分布及频率分布,又从相关分析中研究了振动的随机性,定性地分析了燃烧、卡门涡街、声学共振等所引起的振动的频率范围,从而肯定了目前国产30万千瓦电站锅炉炉墙振动的主要振源在于燃烧。     

换热器管束流体激振的研究现状评估及新方法

换热器管束的流体激振问题是严重影响其运行安全性的一个关键问题。该文对近年来国内外对此问题的研究进行了综述与评估。根据以往在叶轮机械流体激振研究方面开创的理论系统和研究方法,作者提出了通过应用振荡流体力学原理和参数多项式方法去求解流体基本方程,从而确定流体激振力的方法,应用全功能分析方法来准确预估流体弹性振动的稳定性边界,应用振荡压力传播理论来分析包括声共振在内的流体激振现象。这些思想为换热器管束流体激振研究指引了一条新途径。     

电磁式动力消振系统

文中提出了一种带电磁式固有频率可控动力消振器的频率跟踪消振方法。消振系统由测振装置、频率跟踪控制器、功放及电磁式消振器４部分组成。文中介绍了消振器的原理及其特性，频率跟踪控制电路框图，变频振动时的频率跟踪消振实验。结果表明，本消振方法在变频振动条件下具有良好的消振效果。     

振动台垂臂安装条件下与离心机机臂的相互影响的计算

分析了振动台垂臂安装情况下振动离心复合系统的受力，建立了相应的物理和数学模型，计算出振动台和离心机的相互影响。计算结果表明：振动台的振动引起离心机机臂的上下摆振，在共振频率段影响很大，离心机机臂的上下摆振在远离共振频率段对振动台几乎没有影响，在共振频率段有一定影响。     

ETMD系统在振动控制中的应用

ETMD减振系统是TMD减振系统的发展,是利用装置内部设备进行装置振动被动控制的技术。理论分析表明,随着ETMD与剩余平台质量比和频率比的增加,振动控制的频率使用范围扩大,共振的频带缩小。有限元分析结果表明,ETMD减振系统在频率接近激励的激振频率时,有较大的振动位移,可以更多地吸收平台的振动能量;质量比在3．75到5之间时具有比较好的减振效果;频率比在0．3到0．35、0．35到0．5两个区间具有比较好的减振效果。当频率比在0．5到2之间时,系统总体振动都比较小。仿真研究同时表明,在导管架武海洋平台上ETMD系统也具有良好的减振效果。     

屈曲板型高静低动隔振器

针对船舶动力设备低频振动特点,设计一种结构简单新颖,具有准零刚度特性的屈曲板型高静低动隔振器,并加工研制出原理样机。搭建试验平台,对隔振器进行静力加载试验和振动传递率试验,对其准零刚度特性和隔振效果进行试验验证,对比分析高静低动隔振器和传统线性隔振器的隔振性能。试验结果表明,屈曲板型高静低动隔振器具有准零刚度特性,能有效降低共振频率,具有良好的低频隔振性能和较大的隔振区间,且隔振效果优于线性隔振器。     

海洋平台振动测试及分析

应用振动测试仪对海洋平台的振动进行了测试，数据分析表明。海洋平台属低频结构，平台的振动与压缩机组工作有关。其振动频率接近压缩机组的工作频率。应当改进结构参数，使系统的固有频率避开压缩机组的工作频率，以达到减小振动的目的。     

工程振动信号微积分敏感性及其应用研究

工程施工监测中常常需要监测振动速度信号或振动加速度信号,振动速度信号和振动加速度信号的频谱特性差别很大,进而影响后续分析.本文采用傅立叶变换的时域微积分性来分析工程振动信号频谱的微积分敏感性,并通过拉普拉斯变换求取结构振动傅立叶谱,自功率谱,频响函数,并分析它们微积分敏感性.通过频响函数分析了其微分敏感性的物理意义.通过对背景工程中高层建筑实测自然激励的振动信号,验证了频谱微积分敏感性,并分析了频谱微积分敏感性对于振动信号分析的影响.研究结果表明：工程振动信号在数学上由于傅立叶变换的时域微积分性质,使得傅立叶谱峰值的频率分布具有微积分敏感性,随着振动信号微分阶次的升高,高频成分逐渐升高,低频成分逐渐降低;由不同信号的频响函数表达式,对结构动刚度、阻抗、动质量的频率分布规律进行了阐述;不同监测信号对于高、低频成分的识别精度不同,对于结构物高、阶模态的识别精度亦不同,对于高阶的频率成分的识别建议进行振动加速度信号监测,对于低阶频率的识别建议采用振动速度信号监测.     

Integrated Passive and Active Vibration Control of Ultra-precision Lathe

In ultra-precision cutting process, vibration is one of the key factors affecting the machining quality. In this paper, the damping methods of HCM-I Ultra-precision Lathe are discussed in both complete machine and slide. It is pointed out that integrated passive and active vibration control (IPAVC) by combining passive vibration control (PVC) and active vibration control (AVC) can not only eliminate high frequency vibration but also improve the damping effect to low frequency vibration. Experiment results show the effectiveness of the integrated passive and active vibration control.     

附加集中质量矩形板的强迫振动分析

为了对附加质量板的振动响应特性进行分析,在附加集中质量矩形平板振动模态的基础上,结合无附加集中质量板的振动特性,求得了附加集中质量板的振动响应解析解,并分析了附加集中质量对板的振动响应的影响.同时考察了在点、线、面3种不同的激励下,平板强迫振动响应的差异.结果表明:附加集中质量会降低原平板的一阶固有频率,且会适当减小原平板高频时的受迫振动响应量.不同的激励方式对原平板低频的平均加速度级的影响不大,而对板高频强迫振动响应的影响比较明显.点、线、面3种激励载荷产生的受迫振动响应依次降低.     

水平井钻柱横向振动有限元分析

钻柱横向振动是引发钻井事故的主要原因之一,水平井由于井眼弯曲严重,钻柱偏心,容易发生钻柱横向振动。以水平井钻柱单元为研究对象,应用有限元法建立了考虑钻井液影响的钻柱横向振动方程,得出了钻柱横向振动频率数学模型,分析了钻井液和钻井液密度对钻柱横向振动频率的影响规律。编制频率计算程序,结果比较符合现场实际,为计算钻柱共振转速提供依据,减少钻柱剧烈横向振动发生。     

夹心式纵-弯复合振动模式超声换能器的研制

研究了一种新型的夹心式纵－弯复合振动模式压电超声换能器．这种换能器用两套压电陶瓷片分别产生纵振动和弯曲振动．利用波动方程的通解,再加上边界条件,推出了纵振动和弯曲振动的频率方程．由频率方程设计出换能器的尺寸,使两种振动模式工作在同一频率．为验证设计理论,制做了一个频率为１０ｋＨｚ的换能器．实验结果表明,换能器的共振频率与设计值基本吻合．