双分隔板对圆柱体结构流致动力响应影响分析

基于流体计算软件Fluent,对雷诺数Re=150工况下的带双分隔板圆柱体结构流致振动问题进行二维数值模拟,主要分析了折减速度U_(r)=4.0和U_(r)=5.0工况下,双分隔板对圆柱体结构近尾流场分布、结构动力响应、流体力系数和频谱特性的影响.研究结果发现:在两种折减速度工况下,分隔板的长度对圆柱体结构的振动响应影响较小.随着双分隔板间距比n_(1)的增大,圆柱体结构的横流向振幅会逐渐减弱,但当n_(1)≥0.8时抑制作用会基本失效,并且会激发结构动力响应.同时,双分隔板对圆柱体结构的阻力的抑制效果也会逐渐减弱.然而,仅在U_(r)=4.0时会对升力产生抑制效果,当0≤n_(1)≤0.2时较为显著.另一方面,当U_(r)=4.0时,随双分隔板长度与间距的变化,圆柱体结构的尾流漩涡脱落频率会从单频率模式转为双频率模式.

来流侧分隔板对后视镜尾部流场影响的研究

后视镜作为汽车安全行驶的重要部件,研究其尾部流场结构对汽车减阻降噪具有重要意义。基于粒子图像测速技术(PIV),分别测量了一般类后视镜钝体与带有来流侧分隔板的类后视镜钝体的瞬时尾部流场,在此基础上,展开了流场的统计学分析。时均流场表明,在来流侧采用分隔板削弱了后视镜的旋涡脱落强度,推迟了尾部分离区的形成。采用功率谱密度分布以及利用本征正交分解(POD)的方法研究2种类后视镜模型的尾流结构,分析表明:带有分隔板的类后视镜模型旋涡脱落频率有所下降,其尾部流场处于相对稳定的状态;在分隔板作用下,POD前两阶模态的能量占比明显降低,模态的空间分布出现了小尺度的旋涡结构,这进一步证实了分隔板对旋涡脱落的抑制作用以及对后视镜减阻降噪的积极影响。

中国科学院发现基于分隔板体系研究拟南芥根尖避盐性的方法

土壤中盐浓度呈不均匀分布,通常深层土壤盐浓度较浅层土壤高。根部是植物感受土壤盐环境的初始部位。植物根尖能够避开土壤高盐浓度环境向低盐浓度环境生长,从源头减轻盐胁迫伤害,以获得更好的生存环境,这种方式称为避盐性。植物避盐性机制解析将有助于作物耐盐遗传改良,然而土壤中根部运动难以监测,极大限制了根部避盐性的研究。

高雷诺数时分隔板对圆柱涡致振动的影响

钝体后安装分隔板是一种有效的被动控制技术,针对弹性支撑的圆柱-分隔板系统,采用有限体积法,求解雷诺平均的Navier-Stokes方程和使用Spalart-Allmaras一方程湍流模型,对非稳态湍流的圆柱-分隔板系统绕流进行数值计算。研究高雷诺数(1.5×104<Re<8×104)下,1D(D为圆柱直径)长的分隔板对圆柱涡致振动及其近尾迹流动特性的影响,将结果与没有分隔板时的圆柱绕流进行对比。结果表明,高Re数时分隔板的存在并没有减小圆柱振幅,振幅随Re数增加而持续增大;圆柱-分隔板结构的振动频率比单独的圆柱绕流时低,振动频率与固有频率比值保持在0.4附近;圆柱-分隔板结构后尾流旋涡出现2S模式,而没有分隔板时为2P模式。分隔板推迟尾流区剪切层间的相互作用,对圆柱涡致振动的抑制作用随着速度的降低逐渐加强。

平行流分隔板管壳式换热器壳侧流场与传热性能

A shell-and-tube heat exchanger with separated baffles parallel to segmental baffles was proposed, and an investigation on velocity distribution, heat transfer and flow resistance characteristics in the shell side of the proposed heat exchanger and traditional single segmental baffled shell-and-tube heat exchanger was reported. After the experiment, the empirical relations of heat transfer and flow resistance were obtained. The heat transfer enhancement comprehensive evaluation factor η was in the range from 1.15 to 1.20 for Reynolds number (1.25×10 4—3.35×10 4). The results indicated that flow field uniformization was enhanced in the shell side of shell-and-tube heat exchangers by two separated baffles parallel to segmental baffles and the performance of heat transfer was improved by controlling the dimension of vortices. The results could be used as reference in further research.

钝体绕流的分隔板控制技术研究进展

钝体是工程中一种常见结构,流体绕过钝体时产生的旋涡脱落易诱发结构振动,进而导致结构破坏.钝体后安装分隔板是一种典型的被动控制技术,分隔板推迟钝体尾流区剪切层之间的相互作用,进而有效改变钝体后旋涡脱落及尾迹特性,延长结构寿命,并且可以利用钝体-分隔板结构进行能量收集.本文全面回顾了利用分隔板进行流动控制和能量收集的研究及应用现状,分析了分隔板长度及分隔板与钝体的距离对钝体受力情况和旋涡脱落频率的影响,比较了各种不同形状的钝体在安装分隔板后的受力和尾迹特性,并指出利用钝体-分隔板结构设计能量收集系统是扩展清洁能源开发利用的一个研究重点.

气化炉洗涤冷却室液池内分隔板对气液流动特性影响的数值模拟

为了提高气化炉洗涤冷却室内合成气洗涤热质的传质效果,采用数值模拟技术,研究了液池结构及液池内分隔板对气泡特性的影响。以气化炉液池内气液两相流动过程为研究对象,通过气液两相流动数值模拟实验平台,重点研究了分隔板对气泡特性的影响。基于图像处理技术,从数值计算结果中提取液池内气泡湿周信息,揭示了液池内分隔板对气泡湿周特性的影响,探讨了分隔板结构及分布的优化。结果表明:分隔板能有效增大气泡湿周,减小液位波动;其安装位置不宜太高,合理选择板上孔隙的大小及数量有利于优化气泡特性;分隔板交叉布置比平行布置更有利于均匀分布气泡。

分隔板结构对挤出流动影响的数值分析

采用有限元数值分析方法,分析了分隔板结构对挤出流动平衡性的影响,指出其调节流动均匀性的效果是非常明显的,对于型材截面上相邻区域壁厚相差悬殊的情况,采用分隔板结构是减小横向流动、提高挤出流动均匀性的最有效措施之一.针对分隔板有限元建模困难问题,提出了用边界约束条件替代模具结构几何特征的方法,其分析结果和采用真实分隔板结构时的分析结果基本一致,说明所采用的处理方法是合理的、有效的,能够大大降低有限元建模的困难性,提高分析效率和速度.

分隔板、控制杆及减振器对串联立管涡激振动抑制的试验分析

针对分隔板、控制杆和减振器3种抑振装置对串联立管涡激振动的抑制效果问题,在波流水槽中进行不同间距下串联立管的裸管试验以及抑振管涡激振动试验。试验结果表明,在同一流速条件下,附加抑振装置后立管的振动振幅与裸管相比明显降低,所采用的3种抑振装置可不同程度抑制海洋立管的涡激振动。对于横向振动最优抑制效果来说,控制杆的最优抑制效果最好;对于顺流向振动最优抑制效果来说,分隔板在上游立管中的最优抑制效果最好,控制杆在下游立管中的最优抑制效果最佳。综合比较各间距与振动方向的最优抑制效果,控制杆能够对串联立管横向与顺流向的振动起到不错的抑制效果。

扩大高效过滤器分隔板波峰角的探讨

折叠形高效过滤器自50年代初在美国诞生以来,结构未有改变。尽管它比苏式框架形高效过滤器简单而又增大了过滤面积,但其阻力较大,其中主要一部分是结构阻力,如图1所示。

蒸汽发生器下降通道分隔板对流场的影响分析

利用CFD计算软件,采用二方程的κ-ε湍流模型,对55/19B型蒸汽发生器二次侧下降通道流场特性进行了分析,同时研究了取消下降通道分隔板对流场的影响。分析结果表明,给水和再循环水在蒸汽发生器上部空间中基本完成了冷热流体混合;给水和再循环水在下降通道内不存在强烈的横向流动;分隔板的设置对下降通道截面上的温度分布影响非常小。

流道内分隔板长度对方柱绕流特性的影响

为了揭示流道内方柱-分隔板钝体的绕流特性及分隔板长度对尾迹脱涡的影响,对低雷诺数(Re=150)下阻塞比为1/6的流道内的方柱-分隔板结构进行数值研究,讨论方柱和分隔板的受力及自由剪切层的变化趋势.结果表明:在有限流道内,分隔板对方柱的尾流结构产生了明显的影响,抑制了尾流区剪切层之间的相互作用,并在一定范围内使方柱阻力减小;随着分隔板长度L的变化(0D^6 D,D为方柱边长),流动特性呈现出3个不同阶段,即当0≤L/D≤1.00时,随着板长度的增加,自由剪切层沿顺流方向逐渐下移;当1.25≤L/D≤4.50时,自由剪切层在板尾端卷起并在分隔板尾迹边缘清晰地出现二次涡;当L/D≥4.75时,分隔板完全阻断剪切层之间的相互作用,使自由剪切层再次附着在分隔板上.

带分隔板的海洋立管尾流场数值研究

处于波浪和洋流中的立管两侧不断产生周期性的漩涡脱落，其诱发的涡激振动已经成为引起结构疲劳损伤的主要因素。在海洋立管尾迹区加装分隔板之后，通过阻碍上下剪切层动量交换，从而可有效抑制立管涡激振动现象。文章采用大涡模拟（LES）方法，对亚临界雷诺数流动状态Re=3900下的光滑立管以及加装分隔板长度分别为0.5～3.0倍立管直径的立管进行三维数值模拟，研究各种工况下近尾流场结构、立管升、阻力系数和泄涡发放频率的变化特征，观测其尾涡发放特点。结果表明：加装分隔板可有效抑制涡激振动，阻力系数及对应流向振动幅度均有下降。当分隔板长度为1.5倍立管直径时，漩涡发放频率大大减小，尾涡脱落位置延后，作用在结构上的平均阻力系数减小20%，达到了抑制立管涡激振动的最优效果。

带弹性分隔板的低雷诺数圆柱绕流尾迹演化特性

为了利用分隔板有效控制圆柱绕流,对雷诺数为100的带弹性分隔板的圆柱绕流开展数值模拟,研究分隔板长度和弹性模量对尾迹流场演化特性的影响,探索斯特劳哈尔数、阻力系数、升力系数和最大振幅率等特征参数的变化规律。研究结果表明:分隔板长度和弹性模量对圆柱绕流尾迹演化影响显著,尾迹流场出现交替脱落漩涡和对称不分离等不同流动结构;斯特劳哈尔数、阻力系数均值、升力系数均方根值和最大振幅率随分隔板长度和弹性模量的变化趋势基本一致,当弹性模量为2.0MPa时,斯特劳哈尔数在分隔板量纲一长度为1.2和2.8处出现极大值;当分隔板量纲一长度为1.2时,斯特劳哈尔数、阻力系数均值、升力系数均方根和最大振幅率的最大值分别为0.302,2.981,1.621和0.280。

分隔板对Spar平台涡激运动响应影响的分析研究

当流体流经单柱式结构物时,由于流体黏性和逆压梯度的存在,会产生非定常的升力、阻力和涡旋脱落,即涡激运动现象,对一座Truss Spar平台的硬舱部分附加长度为1.0 D(D为硬舱直径)的刚性来流侧分隔板,基于开源平台OpenFOAM,采用基于剪切应力运输的延迟分离涡模拟(SST-DDES)方法,在不可压缩黏性流场中,对其进行三维数值模拟,以研究在不同流速下,来流侧分隔板对Spar平台涡激运动特性和运动响应的影响。结果表明:在较高流速下,横荡周期减小22.21%,横荡最大幅值减小81.3%。说明在较高流速下,附加分隔板有助于减少Spar平台的运动响应幅值。

蒸汽发生器分隔板的加工及质量控制

蒸汽发生器是压水堆核电站运行的核心设备,其制造质量与核蒸汽系统整体安全稳定运行有着直接关系,本篇文章结合核蒸汽系统设计思路,对蒸汽发生器及其分隔板的加工工艺和质量控制进行了深入探究。

核电蒸汽发生器下封头镍基合金分隔板应用分析

核电因为其清洁、经济、产量大的特点,目前在我国的电力领域占据的比重越来越大,但是核电发展的同时必须要注重能源的安全,核电蒸汽发生器下封头分隔板由于处于关键部位,因此必须慎重选取板材,避免有可能发生的核电运行事故。镍基合金厚板由于其自身特性作为下封头分隔板可以有效解决腐蚀、高压、高温问题,即使发生失水大事故,出口端压力倍增使得隔板产生明显的塑性变形,也不会改变其完整性。故目前在核电领域镍基合金已经得到广泛的应用。

方柱-弹性分隔板涡致振动数值研究

本文开发了基于有限体积法的流固强耦合大变形求解器,流体采用ALE动网格技术,固体采用修正拉格朗日模型进行求解。研究100≤Re≤1000范围内,方柱-弹性分隔板的涡致振动特性及其尾流脱涡特性。结果表明:弹性分隔板阻断尾流区剪切层的相互作用,使钝体阻力减小,旋涡脱落至下游;随着雷诺数的增加,方柱和分隔板的升力系数与振幅逐渐增大;弹性分隔板的斯特努哈尔数明显较小,能够更好地抑制尾流区剪切层间的相互作用.

分隔板偏角对圆柱受力和脱涡频率的影响

钝体后安装分隔板是一种有效的被动控制技术,本文采用有限体积法对非稳态二维层流下的圆柱-分隔板结构绕流进行了数值计算。研究了中等雷诺数(Re=100～500)下,分隔板与来流方向存在夹角时(θ=0°～45°)的圆柱绕流特性。结果表明不同Re数下,圆柱阻力和升力系数等反映流动特性的参数随分隔板偏角而变化;阻力系数最小值对应的分隔板偏角随着Re数的增加而减小,圆柱升力与分隔板偏角的大小呈正比;在Re≥300时,随分隔板偏角的增大,旋涡形成区长度减小,斯特努哈尔数Sr在θ=20°时出现峰值。

带附加分隔板细长柔性立管涡激振动的数值模拟

海洋立管等非流线型结构物在恒定来流的持续作用下容易发生涡激振动(VIV),这会加速结构物的疲劳损伤,因此抑振措施的研究引起学者们的广泛关注。分隔板是一种有效抑制立管涡激振动的方法,学者们对其抑制机理和规律开展了大量研究工作。该文基于海洋立管求解器viv-FOAM-SJTU,并采用切片法模拟了Re=4000时均匀流来流条件下的光滑立管和附加不同长度分隔板立管的涡激振动,主要对比分析了不同工况下立管的频率响应、位移响应和脱涡模式等动力响应特性的变化规律。发现附加一定长度范围内的分隔板可对立管的涡激振动起到一定程度的抑制作用,且抑制效果与分隔板的长度密切相关,当分隔板长度与立管直径之比(L/D)增大到0.5时,立管振幅反而增大。