流體誘導(dǎo)振動(dòng)是流體橫掠傳熱元件時(shí)誘發(fā)振動(dòng)的現(xiàn)象,其成因多樣,但大都沒有指明具體的適用范圍。據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出誘導(dǎo)振動(dòng)不穩(wěn)定性判據(jù)的速度機(jī)理和位移機(jī)理,二者卻又缺乏良好的統(tǒng)一。此外,振動(dòng)極易對(duì)設(shè)備造成多種形式的破壞,而GB/T 151-2014中僅給出了臨界流速的通式,無法判斷振動(dòng)破壞的具體類型。因此,明確誘導(dǎo)振動(dòng)的形成與作用機(jī)理,分析傳熱元件的受力情況及動(dòng)力學(xué)特性,可為誘導(dǎo)振動(dòng)的防治提供重要的理論依據(jù)。本文首先運(yùn)用理論分析方法闡述了換熱器內(nèi)流體誘導(dǎo)振動(dòng)的成因,總結(jié)了不同成因解釋的局限性和適用范圍,并給出與臨界流速相關(guān)的防振依據(jù)。針對(duì)誘導(dǎo)振動(dòng)不穩(wěn)定性速度機(jī)理與位移機(jī)理中存在的問題,建立了誘導(dǎo)振動(dòng)過程基于阻尼的不穩(wěn)定性判據(jù),創(chuàng)新性地提出“負(fù)阻尼”條件下的物理意義及對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。結(jié)合Routh判據(jù),給出了更高階振動(dòng)系統(tǒng)不穩(wěn)定性的判別方法,并以二階振動(dòng)系統(tǒng)為例,證明了該方法的合理性。根據(jù)換熱器內(nèi)管束的支撐條件劃分為不同區(qū)域,并將部分換熱管簡化為單跨梁進(jìn)行受力分析,分別求解了不同區(qū)域管束的最大彎曲應(yīng)力點(diǎn),最大靜撓度以及剪切應(yīng)力。依據(jù)換熱元件可能發(fā)生破壞的情況,分別建立了疲勞臨界流速、碰撞臨界流速... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【圖文】：

流體橫掠柱體升力產(chǎn)生示意圖

對(duì)于對(duì)稱體而言，其升力變化為零，故物體振動(dòng)與流體力之間沒有相互作用。所以對(duì)于單根獨(dú)立換熱管而言，其振動(dòng)不可能由流體彈性激勵(lì)產(chǎn)生。如圖 2-2 所示，考慮一個(gè)任意非對(duì)稱截面物體，設(shè)流動(dòng)方向與 x 軸夾角為 ，該方向上的力為曳力DF ，垂直于該方向上的力為升力LF 。當(dāng)該物體發(fā)生振動(dòng)時(shí)，其速度是隨著時(shí)間變化的，因此rev 與 也隨之變化。此外，振動(dòng)發(fā)生時(shí)，非對(duì)稱物體的升力方向和大小同樣變化迅速，因此，物體的振動(dòng)也反過來影響了流體力作用。流體彈性激振一般是在其他機(jī)理的促進(jìn)下產(chǎn)生的，此類振動(dòng)一旦產(chǎn)生，且當(dāng)流速超過某一臨界值并存在微小增量時(shí)，振幅的增加幅度尤為明顯，這種不穩(wěn)定的振動(dòng)，在流速減小到遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于初始速度時(shí)仍然會(huì)持續(xù)進(jìn)行。

碩士學(xué)位論文21由此可見，特征根為復(fù)根時(shí)，系統(tǒng)屬于衰減振動(dòng)過程，并且其振幅按照指數(shù)規(guī)律衰減。如圖2-3所示。可以看出其運(yùn)動(dòng)規(guī)律并不符合周期運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，然而在系統(tǒng)相繼兩次通過平衡位置之間的時(shí)間間隔均為2T，可稱之為“條件周期”。取同側(cè)的相鄰極值之比，存在如下關(guān)系：hhTeexx2max2max1對(duì)上式兩邊取對(duì)數(shù)可得對(duì)數(shù)衰減率：hhT20（2-26）由此可見只有假設(shè)了阻力正比于速度，最大值才會(huì)按指數(shù)規(guī)律衰減，因此對(duì)數(shù)衰減僅適用于線性系統(tǒng)當(dāng)中。圖2-3特征方程為復(fù)根的振動(dòng)曲線知道了微分方程（2-19）的解，便可求出所在的相軌線簇的方程，在相平面x-y上的參數(shù)方程可寫為：)cos(extKht（2-27a）)]sin()cos([extthKyht（2-27b）對(duì)x，y進(jìn)行坐標(biāo)變換，令：xu，hxyv（2-28）記1CK，則：)cos(e1utCht，)sin(e1vtCht利用極坐標(biāo)變換，可以使相軌線擁有更加簡單的形式：

【參考文獻(xiàn)】：
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