脈動流誘導(dǎo)單排彈性管束振動及換熱研究.pdf

1、流體誘導(dǎo)振動作為一種新型強化換熱技術(shù)，可以實現(xiàn)復(fù)合強化換熱。彈性管束換熱器可以利用流體誘導(dǎo)振動實現(xiàn)強化換熱。因為彈性管束是一種復(fù)合曲梁結(jié)構(gòu)，與彈簧的振動特性近似，不同流體激勵彈性管束時，管束的振動及換熱特性差別很大，研究不同流體作用下彈性管束的振動及換熱特性可以使管束更好的振動強化換熱。本文對不同流體激勵單排彈性管束的振動及換熱特性進行仿真分析，并對不同流體激勵下管束的疲勞強度進行分析，為管束在滿足疲勞強度的前提下更好的強化換熱提供了一

2、定的理論基礎(chǔ)，并為研究多排彈性管束的振動及換熱特性提供了方法及基礎(chǔ)。本文的主要工作如下:
　　分別以平面彈性管束和錐螺旋管束為研究對象，建立了兩種彈性管束有限元模型，利用workbench對彈性管束的固有振動特性進行分析，得到了彈性管束的固有頻率及振型，為研究彈性管束固有振型對管束換熱特性的影響提供基礎(chǔ)。建立了單排彈性管束換熱器有限元模型，利用殼程內(nèi)脈動流激勵彈性管束振動，分別得到兩種管束固有振型對管束換熱的影響規(guī)律，并對兩種不同

3、結(jié)構(gòu)的彈性管束固有振型對管束換熱的影響進行比較，得到了不同結(jié)構(gòu)彈性管束對管束換熱的影響規(guī)律。
　　針對換熱器內(nèi)殼程流場與脈動流場的耦合作用，建立了彈性管束換熱器內(nèi)耦合流場有限元模型。利用cfx進行仿真計算，比較了不同脈動流幅值，頻率及殼程流速對換熱器內(nèi)耦合流速的影響，得到了換熱器內(nèi)不同位置的速度變化情況，為彈性管束的位置分布提供了一定的理論基礎(chǔ)。
　　在研究換熱器內(nèi)殼程與脈動流耦合流場的基礎(chǔ)上，研究了耦合流場對平面彈性管束的

4、振動及換熱特性的影響。并分析比較了殼程流場、脈動流場分別激勵平面彈性管束時管束的振動及換熱特性。結(jié)果表明，耦合流場能更好的激勵管束振動實現(xiàn)強化換熱。
　　通過改變脈動流參數(shù)，得到了不同脈動流頻率、振幅激勵下管束的振動及換熱特性;分析研究了脈動流以不同方向、不同位置激勵彈性管束時，彈性管束的振動及換熱特性的變化規(guī)律，為脈動流參數(shù)的選擇提供一定的依據(jù)。
　　利用workbench對彈性管束的疲勞強度進行了分析，得到了彈性管束產(chǎn)生