脈動(dòng)流誘導(dǎo)單排彈性管束振動(dòng)及換熱研究.pdf

1、流體誘導(dǎo)振動(dòng)作為一種新型強(qiáng)化換熱技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)合強(qiáng)化換熱。彈性管束換熱器可以利用流體誘導(dǎo)振動(dòng)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化換熱。因?yàn)閺椥怨苁且环N復(fù)合曲梁結(jié)構(gòu)，與彈簧的振動(dòng)特性近似，不同流體激勵(lì)彈性管束時(shí)，管束的振動(dòng)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(dòng)及換熱特性可以使管束更好的振動(dòng)強(qiáng)化換熱。本文對(duì)不同流體激勵(lì)單排彈性管束的振動(dòng)及換熱特性進(jìn)行仿真分析，并對(duì)不同流體激勵(lì)下管束的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行分析，為管束在滿足疲勞強(qiáng)度的前提下更好的強(qiáng)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(dòng)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(duì)象，建立了兩種彈性管束有限元模型，利用workbench對(duì)彈性管束的固有振動(dòng)特性進(jìn)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(duì)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(dòng)流激勵(lì)彈性管束振動(dòng)，分別得到兩種管束固有振型對(duì)管束換熱的影響規(guī)律，并對(duì)兩種不同

3、結(jié)構(gòu)的彈性管束固有振型對(duì)管束換熱的影響進(jìn)行比較，得到了不同結(jié)構(gòu)彈性管束對(duì)管束換熱的影響規(guī)律。
　　針對(duì)換熱器內(nèi)殼程流場(chǎng)與脈動(dòng)流場(chǎng)的耦合作用，建立了彈性管束換熱器內(nèi)耦合流場(chǎng)有限元模型。利用cfx進(jìn)行仿真計(jì)算，比較了不同脈動(dòng)流幅值，頻率及殼程流速對(duì)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(dòng)流耦合流場(chǎng)的基礎(chǔ)上，研究了耦合流場(chǎng)對(duì)平面彈性管束的

4、振動(dòng)及換熱特性的影響。并分析比較了殼程流場(chǎng)、脈動(dòng)流場(chǎng)分別激勵(lì)平面彈性管束時(shí)管束的振動(dòng)及換熱特性。結(jié)果表明，耦合流場(chǎng)能更好的激勵(lì)管束振動(dòng)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化換熱。
　　通過(guò)改變脈動(dòng)流參數(shù)，得到了不同脈動(dòng)流頻率、振幅激勵(lì)下管束的振動(dòng)及換熱特性;分析研究了脈動(dòng)流以不同方向、不同位置激勵(lì)彈性管束時(shí)，彈性管束的振動(dòng)及換熱特性的變化規(guī)律，為脈動(dòng)流參數(shù)的選擇提供一定的依據(jù)。
　　利用workbench對(duì)彈性管束的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行了分析，得到了彈性管束產(chǎn)生