隨著熔鹽蓄熱的大規(guī)模應(yīng)用,提高熔鹽蓄放熱效率具有至關(guān)重要的意義。流體誘導(dǎo)振動(dòng)強(qiáng)化傳熱技術(shù)為強(qiáng)化液態(tài)熔鹽顯熱蓄熱的研究提供了新的思路。本文以熔鹽蓄熱過(guò)程為研究對(duì)象,采用數(shù)值模擬方法和實(shí)驗(yàn)研究方法,給出了能夠?qū)崿F(xiàn)流體誘導(dǎo)振動(dòng)的雙螺旋管束元件結(jié)構(gòu),分析了其在熔鹽蓄熱過(guò)程中的振動(dòng)、傳熱以及疲勞強(qiáng)度等特性。研究結(jié)果為螺旋管束振動(dòng)元件在熔鹽蓄熱強(qiáng)化傳熱過(guò)程中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。主要研究工作總結(jié)如下:1.基于流體誘導(dǎo)振動(dòng)理論,結(jié)合熔鹽蓄熱過(guò)程基本特性,提出了雙螺旋管束結(jié)構(gòu)和三螺旋管束結(jié)構(gòu)的振動(dòng)元件。通過(guò)比較二者在不同流體誘導(dǎo)條件下的振動(dòng)特性發(fā)現(xiàn),管內(nèi)施加脈動(dòng)流誘導(dǎo)雙螺旋管束將產(chǎn)生較好的振動(dòng)效果。2.采用有限元分析與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法對(duì)雙螺旋管束固有振動(dòng)特性進(jìn)行分析,得到了管束的固有振動(dòng)頻率和振型。采用雙向流固耦合的數(shù)值模擬方法,研究了脈動(dòng)流參數(shù)、管外熔鹽流速和熔鹽溫度對(duì)于管束振動(dòng)特性的影響規(guī)律。設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)方案,分析了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下雙螺旋管束的振動(dòng)特性。3.建立了管束的單元振動(dòng)模型,分析了振動(dòng)強(qiáng)化傳熱的機(jī)理,得到了表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)隨管壁振幅、頻率以及振動(dòng)方向的變化規(guī)律,并研究了不同熔鹽流速... 

【文章來(lái)源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：98 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２熔鹽蓄熱系統(tǒng)??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??振動(dòng)產(chǎn)生的能量通過(guò)自身彈性阻尼作用逐步耗散，從而避免了元件破壞。本課題??組成員在長(zhǎng)期研宄過(guò)程中，給出了多種流體誘導(dǎo)振動(dòng)強(qiáng)化傳熱結(jié)構(gòu)。本文基于以??上設(shè)計(jì)理念并參照熔鹽換熱器中常見(jiàn)的螺旋型結(jié)構(gòu)，提出了如圖２－１所示的螺旋??管束振動(dòng)元件。??根據(jù)流體誘導(dǎo)管束振動(dòng)的基本工作特點(diǎn)，本文提出了如下兩種螺旋型結(jié)構(gòu)管??束：雙螺旋結(jié)構(gòu)和三螺旋結(jié)構(gòu)。對(duì)應(yīng)的基本結(jié)構(gòu)特征可表述為：每排管束（如Ｉ、??ＩＩ、ＩＩＩ）由紫銅管并排形成空間螺旋分布，管束的之間的接口由具有一定質(zhì)量的不??銹鋼塊（Ｍ、Ｍｉ、Ｍ２）焊接而成。該振動(dòng)元件的流體進(jìn)出口分別為最內(nèi)側(cè)和最外側(cè)??管束的一端Ａ和Ｂ，并且進(jìn)出口截面為約束端，不銹鋼連接塊一端為非約束端。??在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于流固耦合作用，管內(nèi)外流體流經(jīng)螺旋管束將誘導(dǎo)管束產(chǎn)??生振動(dòng)。三螺旋結(jié)構(gòu)與雙螺旋結(jié)構(gòu)相比，主要區(qū)別在于：三螺旋結(jié)構(gòu)多出一個(gè)連??接塊非約束端，因而空間自由度較高，這將對(duì)流體誘導(dǎo)管束的振動(dòng)特性產(chǎn)生較大??的影響。??導(dǎo)霉??（ａ）雙螺旋結(jié)構(gòu)?（ｂ）三螺旋結(jié)構(gòu)??圖２－１螺旋管束振動(dòng)元件的基本結(jié)構(gòu)??２．３雙向流固耦合的數(shù)值模擬方法??本文采用ＡＮＳＹＳ進(jìn)行雙向流固顆合的計(jì)算，通過(guò)Ｆｌｕｉｄ?Ｈｏｗ模塊進(jìn)行流體??求解計(jì)算，Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ模塊進(jìn)行瞬態(tài)結(jié)構(gòu)分析，數(shù)據(jù)交換通過(guò)Ｓｙｓｔｅｍ??Ｃｏｕｐｌｉｎｇ模塊完成。圖２－２為ＡＮＳＹＳ雙向流固耦合分析系統(tǒng)圖。??１２??

Ｍｅｓｈ?＾?Ａ?、■?３?參?Ｇｅｏｍｅｔｒｙ?？?Ａ?ｊｌ?：?ｌｕｔｉｏｎ?Ａ??４麴?Ｓｅｔｕｐ?Ｖ?？?Ｍｏｄｅｌ?管?ｊ?Ｊ?／?Ｓｙｓｔｅｍ?Ｃｏｕｐｌｉｎｇ??５?｜ｇ）?Ｓｏｌｕｔｉｏｎ?＾?ｊ?＼?５?凝?Ｓｅｔｕｐ?Ｖ?／??６?（９?Ｒｅｓｕｌｔｓ?９?ｊ?＼?６?（§）?Ｓｏｌｕｔｉｏｎ?ｙ?Ａ?＼??Ｆｌｕｉｄ?Ｐｌｏｗ?（Ｆｌｕｅｎｔ）?＼?７?０?Ｒｅｓｕｌｔｓ?＾?Ａ?／??＼?Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?／??圖２－２?ＡＮＳＹＳ雙向流固耦合分析系統(tǒng)??２．３．１基本控制方程??雙向流固耦合計(jì)算涉及到流體域的求解，因而滿足流體的質(zhì)量守恒定律、??動(dòng)量守恒定律、能量守恒定律：??連續(xù)性方程：??＃?＝?〇?（２－１）??ｄｘｉ??動(dòng)量方程：??ｄｕｉ?ｄＰ?ｄ?（ｄｕｉ＼?１、??＋?（２－２）??能量方程：??Ｕｉ＾；＝ａ＾（￡）?（２－３）??式中：ｉ，）?＝?１，２，３；?ｐ為流體密度；Ｐ為壓強(qiáng)；ｍ為動(dòng)力黏度；ａ為熱擴(kuò)散系數(shù)。??本次數(shù)值計(jì)算湍流模型選取標(biāo)準(zhǔn)／ｃ?－?￡ｐｓｉ／〇ｎ方程，其表達(dá)式如下：??ｆｃ方程：??Ｐ罟＋?ｐｕ／煢＝忐［（＂?＋告）巖］＋＂々（舞＋貨）（２＿４）??ｓ方程：??Ｐ吾仰喘＝４［（＂＋刼＋心々（舞＋?ｇ）＿Ｃ４?（２－５）??／ｃ方程和ｓ方程所包含的四個(gè)經(jīng)驗(yàn)常數(shù)Ｑ、Ｃ２、外、％是通過(guò)對(duì)某些特定湍流??過(guò)程進(jìn)行分析和測(cè)量來(lái)確定。??１３??

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本文編號(hào)：2975190