【摘要】：塔設(shè)備作為石油化工中的重要設(shè)備之一,具有十分廣泛的應(yīng)用。然而呈細(xì)長結(jié)構(gòu)的塔設(shè)備振動頻率低,容易與風(fēng)載荷耦合導(dǎo)致流致振動,甚至引起結(jié)構(gòu)破壞從而威脅塔設(shè)備的安全運行。塔設(shè)備的振動通常會引起卡門渦脫落陣型、脫落頻率等的改變并大幅度地改變非定常氣動特性。然而,國內(nèi)外尚未開展塔設(shè)備振動對非定常旋渦脫落及其非定常氣動特性的影響。本文針對塔設(shè)備振動對氣動特性影響這一關(guān)鍵問題,開展了如下工作:(1)采用修正的Transition SST湍流模型的CFD數(shù)值方法,開展塔設(shè)備的非定常流動數(shù)值模擬方法研究,通過與經(jīng)典圓柱繞流試驗的表面風(fēng)壓系數(shù)分布對比驗證了本文模擬方法的準(zhǔn)確性,基于正交參數(shù)法研究強風(fēng)風(fēng)況下適用于塔設(shè)備的帶分離修正的三維非定常氣動力高精度預(yù)測方法。(2)簡化塔設(shè)備振動為二維的正弦運動,采用彈簧動網(wǎng)格技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)格動態(tài)生成。采用本文數(shù)值模擬方法,研究了塔設(shè)備振動頻率以及振幅的變化對橫向力系數(shù)、阻力系數(shù)和渦脫落頻率等氣動參數(shù)的影響規(guī)律,并首次總結(jié)了“頻率凹坑”這一關(guān)鍵問題。(3)開展了塔設(shè)備振動對氣動特性的三維研究,分析了塔設(shè)備旋渦沿高度方向上三維分布規(guī)律、渦動態(tài)生成和脫落規(guī)律,給出了塔設(shè)備三維流場結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上針對“頻率凹坑”的典型參數(shù),研究雷諾數(shù)、塔設(shè)備三維振動及振動頻率對三維旋渦結(jié)構(gòu)的影響,揭示了三維復(fù)雜振動形式下的塔設(shè)備振動對非定常旋渦脫落的影響機制及其共振判別方法。
【圖文】：

浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)型）獻(xiàn)都表明：處于停工檢修期間的空塔經(jīng)常發(fā)生強烈風(fēng)致振動。所以，本章塔設(shè)備的模型選用更容易發(fā)生劇烈振動的空塔模型。高聳塔設(shè)備的三維模型是在 ANSYS WorkbenchDM 中建立的，由上下封頭、裙座、筒體四部分構(gòu)成，，模型見圖 2-1。

(c) (d)圖 2-2 塔設(shè)備的網(wǎng)格劃分2.3 塔設(shè)備的模態(tài)分析2.3.1 模態(tài)分析的理論基礎(chǔ)（1）模態(tài)分析簡介模態(tài)分析是用來確定結(jié)構(gòu)振動特性的一種技術(shù)，為后續(xù)的加載求解打好必要的基礎(chǔ)，諧響應(yīng)分析、響應(yīng)譜分析、瞬態(tài)動力學(xué)分析等均需要在它基礎(chǔ)上計算[59]�；具\動方程如下： i i iK M (2-1)式中[K]是剛度矩陣，i 是第 i 階模態(tài)的固有頻率，[M]是質(zhì)量矩陣。( ) 2=0i iK M (2-2)式中各特征向量 i 為對應(yīng)的該頻率的主振型。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE65;TQ053.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2621778