【摘要】：流體誘導(dǎo)振動問題廣泛存在于航空航天、核電、深海開采、石油化工、土建等領(lǐng)域。例如航天火箭的油換熱器、飛機(jī)發(fā)動機(jī)的輸油管路、核反應(yīng)堆燃料棒、蒸汽發(fā)生器、海底輸油管道等管束類結(jié)構(gòu)的振動以及機(jī)翼顫振。各行業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可靠性提出了更高的要求。本文就換熱設(shè)備中壓縮機(jī)級間冷卻器及原水加熱器兩個類型不同、結(jié)構(gòu)相似的換熱器出現(xiàn)振動問題展開研究。壓縮機(jī)管殼式冷卻器又稱列管式換熱器,是化工、石化工藝過程壓縮機(jī)的專用換熱裝置。用于實(shí)現(xiàn)冷——熱流體之間的熱量交換,以降低下一段(級)的入口溫度,提高壓縮效率。原水加熱器為大型機(jī)械的輔機(jī)設(shè)備,換熱器的破壞將導(dǎo)致整體設(shè)備停機(jī),對生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益造成不可估量的損失。因此明確換熱器的振動機(jī)理、保證換熱器的結(jié)構(gòu)可靠性和工作性能是非常重要的。換熱器的核心部件為數(shù)量龐大、排布密集的換熱管,換熱管受到橫向流體的周期性脈動壓力,屬于流體誘導(dǎo)振動(Flow-induced vibration)。由于換熱器內(nèi)流體流動狀況復(fù)雜,流固耦合運(yùn)動涉及動力學(xué)、非線性、流體力學(xué)等學(xué)科且計(jì)算方法多樣性,流體誘導(dǎo)振動的機(jī)理及判別標(biāo)準(zhǔn)依然存在很多的不確定性。因此本文將對換熱管束的振動方程、流體誘導(dǎo)振動的機(jī)理、換熱管的渦激振動進(jìn)行研究。本文提供了研究管程流體對換熱管束橫向振動影響的計(jì)算方法,基于梁振動模型,編制MATLAB計(jì)算程序,驗(yàn)證了在換熱器中對管內(nèi)流體采用附加質(zhì)量法的可行性。運(yùn)用ANSYS CFX對粘性不可壓縮流體進(jìn)行數(shù)值模擬,導(dǎo)出換熱管所受到的流體激振力,進(jìn)行傅里葉變換,從而明確管束的振動機(jī)理。并將激振力作為載荷加載至換熱管相應(yīng)位置模擬換熱管在周期性載荷作用下的響應(yīng),依據(jù)振動機(jī)理提出減振措施。運(yùn)用雙向流固耦合分析方法對換熱管在流場中的渦激振動進(jìn)行模擬,為避免產(chǎn)生共振提供依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TK172;TB123

【參考文獻(xiàn)】

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6 李淵;朱彤;曹甄俊;;時間步長對有限容積法數(shù)值模擬的影響分析[J];計(jì)算機(jī)仿真;2009年03期

7 方平治;顧明;;圓柱兩自由度渦激振動的數(shù)值模擬研究[J];同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年03期

8 何長江;段忠東;;二維圓柱渦激振動的數(shù)值模擬[J];海洋工程;2008年01期

9 黃智勇;潘志遠(yuǎn);崔維成;;兩向自由度低質(zhì)量比圓柱體渦激振動的數(shù)值計(jì)算[J];船舶力學(xué);2007年01期

10 陳文禮;李惠;;基于RANS的圓柱風(fēng)致渦激振動的CFD數(shù)值模擬[J];西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年04期

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9 丁代偉;圓柱繞流及渦激振動的二維數(shù)值模擬[D];天津大學(xué);2010年

10 王為良;管殼式換熱器殼側(cè)流場數(shù)值模擬[D];中國石油大學(xué);2010年

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本文編號：2626429