空气横掠叉排三维外肋管束换热及流阻特性的实验研究

对由重庆大学研制开发的新型三维外肋管叉排管束的换热及流动特性进行正交优化实验研究。实验结果表明 :与光管管束相比 ,在Re=2 90 0～ 1 40 0 0范围内 ,三维外肋管束的换热系数增大了 1 .5～ 2 .5倍 ,阻力增大了 1～ 3 .5倍。对实验数据进行逐步回归 ,得出了实验条件下的换热及流阻的准则方程式 ,并对肋几何参数对换热及流阻的影响进行了分析。

螺旋外肋管换热器壳侧流体流动与换热特性数值研究

利用CFD技术,研究了螺距及肋高对螺旋外肋管换热器壳程流体流动和换热性能的影响。建立了壳程周期性单元流道模型并进行数值计算,详细分析了不同螺距、肋高对壳程流体流动及换热的影响。结果表明,适当地减小螺距可以有效地强化管壁对流换热效果,同时伴随着摩擦阻力系数的增大,但综合换热性能更强。在高雷诺数区域,随肋高的增大,螺旋外肋管的换热性能随肋高的增加比较明显,而摩擦阻力系数的变化与肋高变化的程度大致相同。速度场和温度场的平均协同角随螺距的减小而减小,协同程度增强。提出了螺旋外肋管换热器壳程换热及阻力性能公式供相关工程设计参考,并对外肋管换热器壳程综合强化性能做出了评价。

三维矩形外肋管流动传热特性数值模拟

在换热过程中,由于空气等流体侧换热系数较小,为了增大换热系数,提高换热效率,一般选用肋片式换热器来实现换热目的。据此,本文利用流体分析软件Fluent研究矩形外肋管的流动传热特性。矩形外肋管的肋片结构对换热性能影响较大,本文研究了矩形外肋管的肋片数量和高度对换热系数的影响。结果表明,随着肋片数量的增加,换热系数增大,当肋片数量增大到一定的程度,换热系数变化不再明显,趋于平稳;随着肋片高度的由20 mm增加到40 mm,换热系数稳定升高,但高度为10 mm时不满足次规律。肋片数量为16高度为10 mm,此时换热系数最大,换热效果最好。本研究对矩形外肋管的研究有一定的指导和参考意义。

三维外肋管的自然对流换热特性的实验研究

对由重庆大学研制开发的新型三维外肋管的自然对流换热特性进行了实验研究。实验结果表明:在Ra=2000～10000范围内,自然对流换热条件下三维外肋管试件1、试件2的换热系数分别是光管的1.3～1.6倍和1.5～2倍。对实验数据进行逐步回归,得出了实验条件下自然对流换热准则关系式,并对肋几何参数对换热的影响进行了分析。

叉排三维外肋管的传热特性

以纯净水为换热工质,空气为换热气体,搭建了换热实验台。对光管和叉排三维外肋管进行了传热实验研究。详细介绍了传热实验台的搭建以及实验步骤,并为求解传热系数进行了理论模型的推导。结果发现,由于叉排三维外肋管的特殊结构,相同条件下其传热系数是光管传热系数的3.1倍左右。对光管和外肋管的传热系数进行线性拟合,得到了各自的换热关联式,为叉排三维外肋管的工业应用提供了参考。最后对实验数据进行了误差分析,实验数据可信。

梯形螺旋外肋管管外强化传热性能研究

为研究梯形螺旋外肋管(TSEFT)强化传热效果,建立了其管外周期单元流道模型。在雷诺数10000≤R e≤24000范围内,通过数值模拟研究不同参数对其流动传热以及阻力性能的影响。研究表明:梯形螺旋外肋改变了流体的流动状态,从而扰动边界层使其不断脱落,达到强化传热的效果。随着肋高e与底宽b的增大,顶角α与螺距p的减小,梯形螺旋外肋管的传热系数与压降均相应增加。在低雷诺数区域,梯形螺旋外肋管综合性能普遍优于圆形外肋管,综合换热因子最大可以达到1.42。利用多元线性回归拟合了梯形螺旋外肋管管外流动传热与阻力计算关联式,为该类换热管的工程应用提供了设计依据。

螺旋外肋管省煤器的应用

螺旋外肋管省煤器的应用江西省电力试验研究所卢立东在火电厂“四管”爆破约占锅炉事故的１／３，而省煤器的爆管又是四管中出现得最多的。省煤器的爆管泄漏，又会引发空气预热器的积灰、堵灰、磨损加剧，造成恶性循环，严重影响电厂的安全、经济运行。长期以来，各电厂相...

方钢管混凝土柱与钢梁的外肋环板节点抗震性能试验研究

为研究外肋环板节点的抗震性能,本文对3个十字型足尺试件进行了低周反复循环加载试验,分析了各试件的破坏过程及特征,然后根据实测的滞回曲线对节点的承载力、延性、耗能能力、强度退化、刚度退化等抗震性能指标进行了详细的比较分析。研究结果表明,外肋环板节点构造措施简单合理,具有较好的抗震性能。通过空钢管试件和填充混凝土试件的对比分析,表明在钢管中填充混凝土有利于改善节点的抗震性能。

方钢管混凝土柱-H型钢梁外肋环板节点研究

在分析方钢管混凝土柱-H型钢梁框架3种刚接节点的构造形式和特点的基础上,提出了一种新型刚接节点———外肋环板节点。以外肋环板节点梁翼缘受拉模型为对象,分析了节点的受力传力机理,并基于屈服线理论,推导出了梁翼缘受拉模型的屈服承载力计算公式,为这种新型节点今后的研究和工程应用提供了依据。

UUV内、外环肋加强耐压壳体强度与稳定性分析

在限定最大外径为534mm的条件下,利用数学模型理论计算和Ansys数值仿真计算两种方法对水下航行器(UUV)环肋加强圆柱耐压薄壳进行了强度及稳定性分析,得到了内、外肋骨形式的径向位移、应力值和失稳临界压力,并对内、外肋骨形式的结果进行了分析比较。在此基础上,计算了壳体直径对强度及稳定性的影响情况并对扣除直径影响的内、外肋骨加强形式的强度及稳定性进行了分析比较。分析结果表明,在一定外压下,内肋骨有较强的应力集中现象,外肋骨形式的强度及稳定性较好;但是,在除去壳板最大直径限制的影响后发现,内肋骨和外肋骨形式的强度及稳定性相差较小,外肋骨形式并没有明显的优势。

钢板混凝土组合剪力墙-钢连梁外肋板节点抗震性能有限元分析

为研究钢板混凝土组合剪力墙-钢连梁外肋板节点在低周反复荷载作用下的抗震性能,利用有限元软件ABAQUS进行了分析,研究了轴压比、钢连梁跨高比、外伸梁段翼缘长厚比的变化对抗震性能的影响。结果表明,外肋板墙梁节点滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力,在达到极限荷载后具有良好的延性和后期变形能力,满足节点延性的要求。轴压比对节点承载力和延性影响较小;钢连梁跨高比越大,节点承载力越低,延性呈上升趋势;外伸梁段翼缘长厚比增大,延性变差,承载力几乎不变,宜取18.75左右。

外肋板式钢板混凝土组合剪力墙与钢梁节点的受力性能数值模拟

以钢板混凝土组合剪力墙-钢连梁外肋板节点为研究对象,利用ABAQUS建立三重非线性有限元模型,考虑了不同外肋板高厚比、连接板宽厚比和外包钢板厚度对其抗震性能的影响。结果表明:外肋板墙梁节点滞回曲线有一定的捏缩现象,延性及耗能能力均满足抗震要求;外肋板高厚比由9.375降至5.357,节点模型的延性系数、能量耗散系数和初始刚度变化均不足8%;在连接板宽度为150mm时,较大宽厚比的模型延性较好;外包钢板厚度由10mm变化到4mm时,节点峰值荷载降低约16%,但模型刚度退化变缓、延性性能提高。

外框密肋复合墙抗剪机理及承载力计算

在外框密肋复合墙低周反复荷载试验的基础上,对墙体的抗剪机理进行了分析;依据极限平衡理论引入砌体抗剪承载力影响系数和框格承载力影响系数,同时考虑RC框格与填充砌块之间的相互作用;提出了外框密肋复合墙抗剪承载力计算公式;本文公式计算结果与试验结果、有限元数值模拟结果进行了比较。研究表明:本文基于水平薄弱层破坏建立的外框密肋复合墙抗剪公式较传统基于斜截面破坏建立的抗剪公式具有更明确的物理意义;本文公式计算精度较高,与试验结果、有限元数值模拟结果相差不到10%。

外伸端板连接端板加劲肋设计及有限元研究

目的为解决工程中使用的端板加劲肋设计不合理的问题.方法从两方面推导和归纳了端板外伸加劲肋的强度设计公式:避免梁翼缘、加劲肋和端板之间应力传递不均;保证梁翼缘内外侧螺栓拉力的均衡.并考虑了三角形加劲肋较矩形板的折减.应用有限元软件ANSYS研究了节点弯矩转角曲线、螺栓拉力变化及梁翼缘内外侧螺栓拉力分配系数.结果研究表明:工程中常用的端板加劲肋强度和刚度均较低,会过早屈服和屈曲;应用笔者设计的端板加劲肋能够有效提高节点抗弯力臂,延缓梁受压翼缘屈曲,将梁内塑性铰转移到加劲肋尾部.结论ANSYS计算结果表明,端板加劲肋设计公式设计出的加劲肋较工程中常用的加劲肋能起到更好地加劲作用;并且该设计公式简单实用.

外伸端板加劲肋对连接性能的影响

为考察外伸端板连接中不同端板加劲肋对节点性能的影响,采用接触问题的弹塑性大变形有限元分析方法,研究了钢梁柱外伸端板连接中不同长度和厚度的外伸加劲肋对节点刚度、承载力的影响,考察了端板变形和连接面受拉侧间隙的变化。研究发现,与梁腹板等厚的等边加劲肋会过早地拉剪屈服,受压侧加劲肋则过早屈服和屈曲。斜角为63.4°,加厚的加劲肋能增大节点的抗弯力臂,减小螺栓拉力,延迟梁受压翼缘的局部屈曲,并能够将梁端塑性铰移向加劲肋的尾部,从而明显提高端板连接节点的强度和刚度。

外伸端板加劲肋试验和有限元研究

为研究梁柱外伸端板螺栓连接中端板加劲肋对节点刚度和承载力的影响,对外伸端板加劲肋进行系统分析。给出三角形加劲肋较无限长矩形加劲板受拉强度效率系数的计算公式,并基于端板外伸加劲肋的传力及翼缘内外侧螺栓拉力均衡的考虑提出加劲肋形状和厚度的设计方法。对6个无加劲和3个加劲T形件连接节点进行试验研究,并对多个外伸端板连接节点模型进行有限元分析。研究结果表明,工程中常用加劲肋会过早屈服,起不到理想的加劲效果;推荐方法设计的端板加劲肋能够很好地满足《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102∶2002)所隐含的加劲肋使端板外伸部分由一边固支三边自由板变为两相邻边固支板的要求。

外伸端板加劲肋设计及初始转动刚度模型

针对外伸端板连接中,端板加劲肋设计无规可循的问题,从翼缘内外螺栓均匀受力的要求出发,考虑加劲肋传递拉力的有效性,在要求加劲节点和端板厚为2^(1/2)倍的未加劲节点刚度相等的原则下确定了翼缘和加劲肋传递拉力的合理比例,最后导出了对端板外伸加劲肋的设计要求.基于等效梁理论和刚度组件法,提出了端板外伸连接节点初始转动刚度的计算公式,与ANSYS结果和相关试验结果的比较表明,初始刚度公式精度良好,并且计算过程简单易行,有望在工程中得到应用.

外肋圆管内层流换热耦合问题的边界元方法

本文讨论了在固体区域应用边界元方法(BEM)和在流体区域应用Duhamel理论相结合,求解外肋圆管内层流换热耦合问题的计算方法。计算分析了各参数变化时的影响。本文的工作很好体现了应用BEM求解耦合传热问题的优越性。

方钢管混凝土柱外环肋节点及其改进型破坏模式研究

通过对方钢管混凝土柱-钢梁外环肋节点的拟静力试验研究和数值分析,探讨了节点的变形特征和破坏模式,指出外环肋节点虽然可满足抗震设计的要求,但存在节点承载力偏小、节点焊缝应力集中等缺陷。借鉴圆钢管混凝土结构中的内锚构造,提出改进型外环肋节点,即在钢管混凝土柱内壁增设"T"型或"L"型内锚。通过对改进型外环肋节点单调加载理论分析,研究了节点各组件受力情况和节点的荷载-位移曲线,指出改进型节点的内锚增强了混凝土的约束效应,显著提高了节点的承载力。