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。     

换热器管束的流体弹性不稳定性

基于Lever 与Weavar的流管模型，对换热器管束的流体弹性不稳定进行了研究，基本方程利用复数解法进行求解，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，得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，模型管束为正方形排列，节径比为1．25，1．32和1．41，试验在风洞 进行，计算结果与实验数据相符。     

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。     

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。     

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。     

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。     

轴流工换热器壳程流体阻力系数的研究

以零剪切应力线作为传热管独立单元的分离边界，研究了轴流式换热器流体阻力的计算公式，所得公式与实验结果一致，公式计算与实验数据对比的最大偏差小于６％。     

一种基于表面涡方法的流体诱导管束振动计算模型

为了研究热交换器中管束的流体诱导振动问题,提出了一种基于表面涡方法的圆柱绕流计算模型,包括分离点计算模型和流固耦合模型.利用这一模型,分别模拟了Re为2.67×104时单个刚性圆柱和弹性圆柱的流体诱导振动问题,并计算了圆柱的振动响应、流体力、振动频率和涡云图等.计算结果反映了流体绕刚性圆柱流动的主要特征,以及弹性圆柱流体诱导振动的限幅和非线性(共振区)特性,所得到的平均阻力系数、升力系数、斯德鲁哈尔频率和最大振动幅值与相关文献中的实验结果具有很好的一致性.该模型具有简便、快捷以及能够对亚临界雷诺数下的流体诱导振动问题进行计算等优点,为多圆柱流体诱导振动问题提供了一种新的计算模型.     

弹性连杆机构的稳态振动响应

本文给出了求解平面连杆机构控制微分方程的一种稳态振动响应的迭代方法。通过计算出的响应与前人的实验结果相比较来证实本文所提出方法的正确性。     

自支撑矩形缩放管壳侧不同插入物的强化传热效果

利用数值模拟方法研究了湍流状态(雷诺数Re变化范围为27900 ～41900)下自支撑矩形缩放管换热器壳程内插入不同插入物(圆环和折板)后的传热性能与流动特性,并将壳程通道内插入圆环和折板后得到的结果与缩放管空管(无插入物)的结果做比较.结果表明:插入物的加入引起了通道内流体的速度及温度分布变化,从而产生传热及流动特性的变化;插入圆环和折板后壳侧的传热系数分别比缩放管空管时增加了16.69％ ～24.32％和38.01％～46.74％;在插入插入物后,传热系数增加的同时也引起了通道内压降的增大,与缩放管空管时比较,插入圆环和折板情况下压降增加的比例分别为74.02％～89.50％和68.49％～87.16％;插入折板后壳程通道内的综合传热性能最好,其次是插入圆环后,缩放管空管时最差.研究还发现,要提高换热器的传热性能,关键是要改善通道两侧缩放管处的传热性能,而从场协同角度对三者进行分析则发现,减小速度矢量与温度梯度矢量间的夹角是增强换热器传热性能的一个重要措施.     

基于曲轴弹性振动的动力传动装置振动预测

在曲轴系统的振动预测中应用动刚度矩阵法,计算从曲轴向滑块的激振力输入,建立了动力传动装置全系统的有限元模型,并采用该模型进行了振动的预测计算.与实验分析结果相比,两者能够较好地吻合,验证了该方法的有效性和实用性.     

钢闸门流激振动的模拟试验技术

论述了钢闸门流激振动模拟试验的相似条件及其实现方法;提出了两种新模型材料（ＳＳＥＷ及ＳＳＶＷ）以及由模型试验量测流激振动应力响应的方法。     

水流诱发平板闸门垂向振动的分析与计算

本文建立了水流诱发平板闸门垂向非线性振动的数学模型,并通过模型试验确定振动方程中的参数,解决了非线性振动方程的求解问题,计算表明,计算值与实验值吻合较好,说明所建立的数学模型基本上能反映闸门垂向振动的物理机制,对实际平板闸门的振动特性预报具有实用价值。     

基于非局部弹性理论的碳纳米管振动特性研究

基于非局部弹性理论,建立了碳纳米管壳体模型的应力应变关系.根据基本方程和平衡条件,分别给出了单壁和多壁碳纳米管动力学控制微分方程;通过对动力学方程求解,获得了碳纳米管振动的固有频率.研究结果表明:随着振动模式的增加,碳纳米管的振动基频都会增大;而随着碳纳米管的长度或直径的增大,碳纳米管的振动基频都会降低.     

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．     

基于弹性约束的轻质楼盖人致振动舒适度控制

考虑感知者、行人和结构三者相互的动力耦合作用,形成行人-楼盖-感知者全路径耦合振动模式,以概率的形式评估了轻质楼盖的振动舒适度,并对楼盖的过量振动采用弹性约束进行了控制.为体现弹性约束对楼盖人致过量振动的有效性,采用TMD控制与其进行对比. 用DQ-IQ法处理建立的行人-楼盖-感知者耦合振动控制方程,以CFS组合楼盖为计算模型,得到当行人以不同步频在楼盖上行走时楼盖跨中与感知者的动力响应,并对比了采用TMD和弹性约束时的控制效果.以舒适度限值为参照标准,统计了在这两种控制措施下楼盖与感知者满足舒适度限值时的累积概率.结果表明,对于轻质楼盖,在刚度系数分别取0.5和3时,楼盖满足舒适度要求的概率由13.57%增加到86.98%,感知者的舒适度概率由11.75%增加到79.86%,极大程度地提高了舒适度概率,可为设计时边界条件转动刚度的选取提供参考. 在刚度系数取2时,楼盖的舒适度概率为68.80%,而感知者的舒适度概率仅为57.97%,相差10.83%. 在考虑人致振动时,感知者相对于结构在同等条件下更容易产生舒适度问题,建议在舒适度评估时增加感知者的加速度峰值.