本文關鍵詞：壓縮機管路系統(tǒng)氣流動力學仿真及應力分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：往復壓縮機作為輸送、壓縮過程氣體的重要設備在石油、化工、冶金、能源等領域有著非常廣泛的應用。然而由于其自身結(jié)構(gòu)、制造誤差、安裝不當?shù)戎T多原因,造成的其在運行過程中附屬管網(wǎng)系統(tǒng)振動及泄漏時有發(fā)生。因此,研究往復壓縮機管網(wǎng)的振動原因及減振方法具有著重要的意義。本文對往復壓縮機氣流脈動、結(jié)構(gòu)共振這兩個引起往管網(wǎng)振動的主要因素進行研究,結(jié)合有限元分析方法對管網(wǎng)中部分管件的氣流脈動特性進行了詳細分析,并結(jié)合相關理論研究成果對某化工廠裝置進行了振動抑制研究,取得良好的效果。本文主要研究內(nèi)容分為兩個部分：第一篇：往復壓縮機管路系統(tǒng)氣流動力學仿真研究,該篇內(nèi)容以一維非定長流波動方程及流體動力學CFD仿真為基礎,從理論及有限元分析兩個角度出發(fā),結(jié)合實驗驗證,探討了復雜管網(wǎng)中直管、彎頭、閥門等主要管件對氣流脈動特性的影響。本篇第四章,分析了壓力脈動在直管中的傳播特性,研究出有阻尼、無阻尼情況下直管中氣流脈動傳播方程。本篇第五章,分析了彎頭轉(zhuǎn)角半徑、彎頭距離壓縮機距離、彎頭結(jié)構(gòu)形式氣流脈動壓力峰值的影響規(guī)律,并提出考慮彎頭處氣體渦流影響的氣流脈動傳遞矩陣。同時,該章還提出了使用適當尺寸的球形彎頭進行壓力脈動消減的方案,對該方案進行數(shù)值模擬實驗,該方案切實可行。本篇第六章,根據(jù)閥門結(jié)構(gòu)形式對氣流脈動的影響將閥門分為兩大類,一類以蝶閥為代表,另一類以截止閥為代表,分別分析了兩類閥門不同開度對氣流脈動特性的影響,并歸納出兩類閥門開度對壓力脈動的影響曲線。第二篇：往復壓縮機及其附屬管網(wǎng)系統(tǒng)動力學分析及工程案例研究,該篇將波動理論與復雜管網(wǎng)的動力學分析相結(jié)合,對某化工廠PSA裝置產(chǎn)品氣壓縮機、真空泵及其設備出入端管網(wǎng)進行整體分析：校核各管段的一次、二次應力;進行了各管段模態(tài)分析,并結(jié)合各管段內(nèi)流場波動理論分析數(shù)據(jù),調(diào)整管道結(jié)構(gòu)剛度,使機械共振頻率避開管道內(nèi)的流體激振頻率,提出了基于管網(wǎng)系統(tǒng)動力學特性的減振方案,整改后裝置中振動明顯高降低,證明改造方案切實可行。本文第一篇著重進行管道系統(tǒng)內(nèi)氣流脈動特性的機理研究,研究成果對管道系統(tǒng)設計、開發(fā)新的減振方法具有指導意義。第二篇以第一篇研究成果為基礎,結(jié)合管道動力學分析方法,對某化工裝置進行了改造并獲得成功,以工程實際驗證第一篇內(nèi)容的有效性。
【關鍵詞】：往復壓縮機 管道振動抑制 氣流脈動 流體動力學 結(jié)構(gòu)動力學
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH45
【目錄】：

• 學位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-17
• 符號說明17-19
• 第一篇 壓縮機管路系統(tǒng)氣流動力學仿真研究19-87
• 第一章 緒論19-23
• 1.1 課題來源及研究意義19-20
• 1.1.1 課題來源19
• 1.1.2 研究意義19-20
• 1.2 管道系統(tǒng)氣流脈動研究現(xiàn)狀20-23
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀20-21
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀21-23
• 第二章 復雜管網(wǎng)氣流脈動特性23-29
• 2.1 壓縮機氣流脈動概述23-24
• 2.2 直管對往復壓縮機氣流脈動特性的影響24-25
• 2.3 彎頭對往復壓縮機氣流脈動特性的影響25
• 2.4 三通對往復壓縮機氣流脈動特性的影響25-26
• 2.5 容器對往復壓縮機氣流脈動特性的影響26-27
• 2.6 閥門對往復壓縮機氣流脈動特性的影響27-28
• 2.7 本章小結(jié)28-29
• 第三章 氣流脈動數(shù)值模擬理論基礎29-37
• 3.1 數(shù)值計算模型的選擇29-30
• 3.1.1 有限元在流體流動分析中的應用29
• 3.1.2 CFX軟件求解本文中算例的優(yōu)勢29-30
• 3.2 湍流模型的選擇30-32
• 3.2.1 流體動力學基礎30-31
• 3.2.2 常見湍流模型及其概述31-32
• 3.3 穩(wěn)態(tài)及非穩(wěn)態(tài)計算32-34
• 3.4 邊界條件及求解器定義34-35
• 3.5 本章小結(jié)35-37
• 第四章 長直管對氣流脈動的影響37-45
• 4.1 氣流脈動基本假設37-40
• 4.1.1 無阻尼情況下長直管內(nèi)壓力脈動方程38
• 4.1.2 有阻尼情況下長直管內(nèi)壓力脈動方程38-40
• 4.2 計算域及邊界條件40-42
• 4.2.1 計算域40-41
• 4.2.2 邊界條件及計算設置41-42
• 4.3 計算結(jié)果分析42-44
• 4.4 本章小結(jié)44-45
• 第五章 彎頭對氣流脈動的影響45-67
• 5.1 氣流脈動基本假設45-47
• 5.2 計算域及邊界條件47-51
• 5.2.1 計算域47-50
• 5.2.2 邊界條件50-51
• 5.3 計算結(jié)果分析51-65
• 5.3.1 彎頭半徑對氣流脈動的影響51-59
• 5.3.2 彎頭位置對氣流脈動的影響59-61
• 5.3.3 其他形式異形彎頭對氣流脈動的影響61-65
• 5.4 本章小結(jié)65-67
• 第六章 閥門對氣流脈動的影響67-83
• 6.1 氣流脈動基本假設67-69
• 6.2 計算域及邊界條件69-72
• 6.2.1 計算域69-71
• 6.2.2 邊界條件71-72
• 6.3 計算結(jié)果分析72-81
• 6.3.1 蝶閥對氣流脈動的影響72-77
• 6.3.2 截止閥對氣流脈動的影響77-81
• 6.4 本章小結(jié)81-83
• 第七章 總結(jié)與展望83-87
• 7.1 全文總結(jié)83-85
• 7.2 未來展望85-87
• 第二篇 往復壓縮機及其附屬管網(wǎng)系統(tǒng)動力學分析及工程案例87-131
• 第一章 緒論87-99
• 1.1 研究背景及意義87-88
• 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀88-89
• 1.3 管道應力分析89-99
• 1.3.1 管道靜力分析89-90
• 1.3.2 管道動力分析90-95
• 1.3.3 管道允許跨距95-97
• 1.3.4 管道力學分析有限元法97-99
• 第二章 往復壓縮機及其附屬管網(wǎng)系統(tǒng)動力學工程案例分析99-117
• 2.1 某化工廠往復壓縮機及其附屬管網(wǎng)系統(tǒng)振動實例99-104
• 2.1.1 現(xiàn)場實際情況99-100
• 2.1.2 壓縮機機組情況簡介100-101
• 2.1.3 測量數(shù)據(jù)及其頻譜分析101-104
• 2.2 某化工廠往復壓縮機及其附屬管網(wǎng)系統(tǒng)應力分析104-113
• 2.2.0 某化工廠往復壓縮機及其附屬管網(wǎng)系統(tǒng)模型建立104-110
• 2.2.1 一次應力分析結(jié)果110-111
• 2.2.2 二次應力分析結(jié)果111-113
• 2.3 某化工廠往復壓縮機及其附屬管網(wǎng)系統(tǒng)動力學特性分析113-115
• 2.3.1 機組共振帶113-114
• 2.3.2 管網(wǎng)系統(tǒng)固有頻率及模態(tài)114-115
• 2.4 本章小結(jié)115-117
• 第三章 往復壓縮機及其附屬管網(wǎng)系統(tǒng)動力學工程案例振動抑制117-128
• 3.1 管網(wǎng)系統(tǒng)常用減振方法117-118
• 3.2 某化工廠往復壓縮機及其附屬管網(wǎng)系統(tǒng)減振方案118-122
• 3.2.1 裝置聲學改造118-121
• 3.2.2 裝置力學改造121-122
• 3.3 改造后應力分析122-125
• 3.3.1 改造后往復壓縮機及其附屬管網(wǎng)系統(tǒng)模型建立122-123
• 3.3.2 改造后一次應力分析123-124
• 3.3.3 改造后二次應力分析124-125
• 3.4 改造后管系動動力學特性分析125-128
• 3.5 本章小結(jié)128
• 第四章 總結(jié)與展望128-131
• 4.1 全文總結(jié)128-129
• 4.2 未來展望129-131
• 參考文獻131-135
• 致謝135-137
• 研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文137-139
• 作者及導師簡介139-140
• 附件140-141

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：壓縮機管路系統(tǒng)氣流動力學仿真及應力分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：251609