折流桿換熱器因其結(jié)構(gòu)簡單,傳熱高效而被廣泛采用,但是換熱器中支撐失效的存在會導(dǎo)致管陣中某些換熱管固有頻率降低,形成不等頻率管陣,極易引起流體彈性不穩(wěn)定性,造成換熱器破壞。研究支撐失效和不等頻率管陣的流體彈性不穩(wěn)定性研究對折流桿換熱器的設(shè)計和運行有重要意義。本文采用數(shù)值計算的方法研究了發(fā)生支撐失效時換熱管固有頻率的變化規(guī)律,得到了不同位置和數(shù)量支撐失效對換熱管固有頻率和振型的影響。結(jié)果表明,換熱管固有頻率與支撐失效的位置、數(shù)量和支撐的約束方向等因素有關(guān)。單支撐失效的時會明顯降低換熱管的1階固有頻率,最大降幅達62.1%,但對高階(2階以上)模態(tài)無明顯影響;兩支撐失效時,換熱管模態(tài)與兩個失效支撐的距離和原約束方向均有關(guān)。利用水洞實驗裝置和基于高速攝影的可視化采集系統(tǒng),研究了排布形式為轉(zhuǎn)角三角形和正方形,節(jié)徑比為1.4和1.28的不等頻率管陣中管束的振動特征。提出了頻率分散率的概念用來描述管陣的頻率特征,得到了不等頻率管陣的流體彈性不穩(wěn)定性特性與頻率分散率的關(guān)系。結(jié)果表明,正方形排布的管陣臨界流速隨頻率分散率的增大而增大,且該現(xiàn)象在兩種節(jié)徑比中均存在,節(jié)徑比為1.28的8mm管的臨界流速增幅...

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 文獻綜述
    1.1 課題研究背景
    1.2 折流桿換熱器
        1.2.1 折流桿換熱器發(fā)展歷程
        1.2.2 折流桿換熱器失效
    1.3 固有頻率的計算方法
    1.4 流體彈性不穩(wěn)定性
        1.4.1 流體彈性不穩(wěn)定性特點
        1.4.2 流體彈性不穩(wěn)定性理論模型
        1.4.3 換熱管流體彈性不穩(wěn)定性預(yù)測計算
        1.4.4 臨界流速判定方法
    1.5 不等頻率管陣流體彈性不穩(wěn)定性研究
        1.5.1 單彈性管流體彈性不穩(wěn)定性研究
        1.5.2 不等頻率管陣流體彈性不穩(wěn)定性研究
    1.6 研究目的及內(nèi)容
        1.6.1 研究目的
        1.6.2 研究內(nèi)容
第2章 支撐失效對換熱管模態(tài)響應(yīng)的影響
    2.1 模態(tài)分析計算模型
        2.1.1 換熱器結(jié)構(gòu)
        2.1.2 換熱管計算模型
    2.2 單支撐失效對換熱管模態(tài)的影響
        2.2.1 無支撐失效
        2.2.2 單支撐失效
    2.3 兩支撐失效
        2.3.1 兩支撐失效計算方案
        2.3.2 兩支撐失效對模態(tài)的影響
    2.4 本章小結(jié)
第3章 管陣流體彈性不穩(wěn)定性水洞實驗研究
    3.1 固有頻率與對數(shù)衰減率測試系統(tǒng)
    3.2 水洞實驗系統(tǒng)
        3.2.1 水洞實驗裝置
        3.2.2 流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)
        3.2.3 圖像采集處理系統(tǒng)
    3.3 實驗設(shè)計
        3.3.1 固有頻率和阻尼比的測試
        3.3.2 管陣流體彈性不穩(wěn)定性實驗
        3.3.3 實驗步驟
        3.3.4 實驗儀器
    3.4 實驗參數(shù)測定和計算
        3.4.1 流速
        3.4.2 固有頻率及對數(shù)衰減率
        3.4.3 質(zhì)量阻尼比
        3.4.4 頻率分散率
    3.5 流體彈性不穩(wěn)定性實驗結(jié)果與分析
        3.5.1 管陣流體彈性不穩(wěn)定性機理分析
        3.5.2 等頻率管陣流體彈性不穩(wěn)定性實驗結(jié)果與分析
        3.5.3 不等頻率管陣流體彈性不穩(wěn)定性實驗結(jié)果
    3.6 管陣頻譜分析
        3.6.1 正方形排布
        3.6.2 轉(zhuǎn)角三角形排布
    3.7 本章小結(jié)
第4章 管陣流體彈性不穩(wěn)定性數(shù)值模擬計算研究
    4.1 流固耦合計算模型
        4.1.1 禍合算法
        4.1.2 湍流模型
        4.1.3 計算模型邊界條件
        4.1.4 剛體簡化模型
    4.2 計算模型與條件設(shè)置
        4.2.1 模型幾何與邊界條件設(shè)定
        4.2.2 網(wǎng)格劃分及無關(guān)性檢驗
    4.3 數(shù)值計算模型驗證
        4.3.1 均方根振幅—換算流速
        4.3.2 頻譜對比
    4.4 排布形式對不等頻率管陣臨界流速的影響
        4.4.1 三角形排布
        4.4.2 轉(zhuǎn)角正方形排布
    4.5 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝



本文編號：3786428