双钝体涡街流量计流体振动特性的试验研究

研究了双钝体旋涡脱离的流体动力学特性以及利用双钝体增强流体振动的最佳组合结构。给出了多种钝体组合结构的斯特劳哈尔数的试验结果,表明双钝体结构具有常定的斯特劳哈尔数。用50mm口径涡街流量计进行的试验证明,双钝体组合在一定的条件下能获得理想的旋涡重叠,从而增强流体的振动。在钝体的轴对称点上,还观察到强度和频率相同,相位相差180°的流体振动点,利用优化的双钝体结构和差动传感技术,研制出小流量灵敏度和抗干扰性能很好的新型旋涡流量计。

脉动流场中旋进旋涡流量计流体振动特性的实验研究

研究了脉动流场中旋进旋涡流量计流体振动特性。在自行设计的实验装置中使用压电式压力传感器对50mm口径的旋进旋涡流量计在脉动干扰流场中的流体振动特性进行试验研究,明确了流体脉动对旋进旋涡效应的影响因素。实验研究表明,流体脉动干扰与旋进旋涡效应的脉动压力为线性叠加关系;流体脉动干扰的能量耗散作用将导致旋进旋涡效应的衰减,从而扩展旋进旋涡流量计测量的下限。并提出了新的设计,以利用对称脉动压力信号差分处理和改善测量系统的电磁屏蔽性能来减弱流场波动对该类流量计的影响。

双钝体涡街流量计流体振动特性研究

涡街流量计测量应用广泛,但小流量信噪比低、抗干扰性能差。本论文提出以双钝体组合强化流体振动,从而降低涡街流量计的计量下限,提高其抗干扰性能。通过实验研究获得了优化的双钝体组合,表明双钝体组合能达到强化流体振动和提高流量计信噪比的目的。

故障模式下斜盘式轴向柱塞泵的流体振动传递路径分析

轴向柱塞泵是液压系统中的核心元件,其性能直接决定了整个系统的安全性和可靠性。而轴向柱塞泵故障也时常发生,最为常见的是三大摩擦副及轴承的失效故障。常常出现压力脉动、流量不达标、油液泄漏量大、壳体振动异常等多征兆问题,致使工作人员对其故障的溯源难以精准判别。但是轴向柱塞泵发生故障时壳体的异常振动对于各故障模式下其表现出来的时/频域曲线均不一致,所以本文对轴向柱塞泵正常及各种故障模式下进行流体振动产生机理及传递规律分析;建立柱塞泵流体振动传递路径模型及振动微分方程;利用MATLAB求解得到柱塞泵各模式下前、中、后壳体振动响应时/频域曲线,并提取典型故障特征信号。为轴向柱塞泵各故障模式下诊断提供理论依据。

流体振动流量计的抗干扰研究

流体振动流量计主要包括涡街流量计和旋进流量计2种类型,具有无可动部件、精度高、范围宽、使用可靠等优点。但是,流体压力波动和机械振动等干扰容易降低流量计的信噪比,甚至使其无法正常计量。在研究流量计的旋涡脱落诱发流体振动特性的基础上,提出了采用差动式传感器消除干扰信号影响的方法,并设计了具有较高抗干扰性能的流体振动流量计。

水下管线的流体振动分析

内部流体流动导致的振动问题越来越受到水下生产系统设计的重视。分析研究了流动导致的振动原理,并给出常见FIV(流体导致的振动)振源。依据AVIFF(工艺管线中避免振动导致的疲劳失效指南),在流体导致的振动分析中,研究管道失效的可能性(LOF),并给出其计算分析的流程。在水下气田生产系统中FIV问题更为突出,本文选取南中国海某气田其中比较典型的M型水下跨接管进行实例分析,给出详细的工程实际计算方法和实际操作建议,分析了不同流速下LOF值,利用有限元方法计算跨接管在不同模态下的振动频率。文章最后指出未来水下管线FIV分析的趋势和方向。

浮头式换热器流体诱发振动计算分析

以45万吨/年高端聚丙烯装置的裂解气-气浮头式换热器为研究对象,分别按照GB/T 151—2014和TEMA—2019标准对其在设计条件下的流体诱发振动进行了预测分析。重点讨论了浮头式换热管束固有频率的计算方法,对比分析了流弹性诱发振动计算结果。并依据最终的预测结果提出了有效的防振措施,计算结果表明改进后的换热器能有效避免其产生有害的流体诱发振动。

含集中质量的斜置输流管路的流体诱发振动分析

为了研究倾斜安置的含集中质量的输流管路的流体诱发动力学特性,在一般形式控制方程的基础上,引入重力和倾角两个因素从而建立了问题的动力学微分方程,利用基于新型形函数的Galerkin法离散该微分方程的解,通过推导及初等变换,最终获得求解管路固有频率的特征方程。通过实例计算发现:①在同等参数水平下,向上倾斜的管路的刚度更低;②随集中质量的增加,在既定的流速下,固有频率首先急速减小,然后趋势放缓,但集中质量的改变不会影响发散临界流速的计算结果;③随集中质量安置坐标的增加,在既定的流速下,固有频率波动变化,且安置坐标能够引起临界流速和失稳形式的变化。上述内容可被推广用于研究具有其他支承形式及附加元素的管路的流固耦合振动问题,为后续的振动可靠性等问题的研究作了良好的理论及计算方法方面的铺垫。

流体诱导振动复合强化传热的理论分析

本文提出了流体诱导振动复合强化传热新方法并进行了理论分析，尽管人们一直将流体诱导振动看作是一种事故而加以预防，但流体诱导振动有效利用的空间依然很大。流体诱导的弹性管束面内和面外振动，在提高对流换热系数的同时降低污垢热阻，使传热效果显著增强。

汽-水换热器内流体诱导振动强化传热试验

提出利用换热器内流体诱导振动实现强化传热的方法 .在利用传热表面振动提高对流换热系数的同时 ,利用振动变形减少积垢 ,降低污垢热阻 ,实现了复合强化传热 .对管内外流体流动诱导弹性管束的振动特性。

流体诱导振动复合强化传热的实验研究

本文提出了流体诱导振动复合强化传热新方法并进行了实验研究,实验结果表明流体诱导的振动与其他方式一样对传热有足够的影响。弹性管束在流体诱导下的面内振动与面外振动,可以低流速下在提高对流换热系数,降低污垢热阻,使传热效果显著增强。

换热器内弹性管束流体组合诱导振动响应的数值分析

为了探讨换热器内弹性管束在流体诱导下的振动特性,采用流固耦合的弱耦合法,研究了弹性管束在不同流速的壳程和管程两场流体组合诱导下的振动响应,并对比分析了壳程流体和管程流体对弹性管束振动响应的影响。研究表明:当壳程和管程流速一定时,弹性管束两监测点各方向的振动主频、谐频大小一致,且振动主要体现为面内振动。壳程流速较低时,监测点沿壳程流速方向的位移曲线存在明显的二倍谐频。壳程流速变化对管束振动响应的影响较大,管程流速变化对管束振动响应的影响较小,说明弹性管束的振动主要由壳程流体引起。由于流体的冲击和管束重力的影响,当壳程流速较低时,管束沿壳程流速方向的振动平衡位置较低,随着流速的增加,管束沿壳程流速方向的振动平衡位置逐渐上移。

换热器内多排弹性管束壳程流体诱导振动响应的数值分析

为了研究弹性管束在壳程流体诱导下的振动特性,基于双向流固耦合分析的顺序求解法,对单排和多排弹性管束在壳程流体诱导下的振动响应进行了数值研究。研究表明壳程流体诱导弹性管束的振动主要表现为面内振动,且监测点各方向的振动存在明显的谐频。流体诱导下各排管束间的振动相互影响,最底部管束的振动强度最低,其余各排管束的振动强度由下到上呈逐渐递减的趋势,顶部部分管束的振动频率偏低。由于管束重力和流体冲击力的相互作用,最底部管束的振动平衡位置位于管束平面的上方,其余各排管束的振动平衡位置位于管束平面的下方,且各排管束的振动平衡位置由下到上逐渐降低并趋于稳定。

一种基于表面涡方法的流体诱导管束振动计算模型

为了研究热交换器中管束的流体诱导振动问题,提出了一种基于表面涡方法的圆柱绕流计算模型,包括分离点计算模型和流固耦合模型.利用这一模型,分别模拟了Re为2.67×104时单个刚性圆柱和弹性圆柱的流体诱导振动问题,并计算了圆柱的振动响应、流体力、振动频率和涡云图等.计算结果反映了流体绕刚性圆柱流动的主要特征,以及弹性圆柱流体诱导振动的限幅和非线性(共振区)特性,所得到的平均阻力系数、升力系数、斯德鲁哈尔频率和最大振动幅值与相关文献中的实验结果具有很好的一致性.该模型具有简便、快捷以及能够对亚临界雷诺数下的流体诱导振动问题进行计算等优点,为多圆柱流体诱导振动问题提供了一种新的计算模型.

空间锥螺旋管束流体诱导振动换热器及性能分析

基于动态子结构理论、利用固定界面模态坐标变换及超单元技术,分析了空间锥螺旋管束的振动特性和脉动元件诱发管束振动的频率条件,计算了0.1m/s壳程流速、横向脉动流激励条件下空间螺旋管束的振动特性,研究了空间锥螺旋管束管内二次流及其换热特性.结果表明:单排空间锥螺旋管束的振动分为横向和纵向振动,以纵向振动为主;在横向脉动流激励作用下,管束的振动与其横向固有振型近似,空间锥螺旋管束的低阶模态频率较低,易于诱发振动;管内截面二次流分为4个涡区,强烈的管内二次流致使管束换热性能提高,空间锥螺旋管束单位面积的换热量是传统平面管束的1.4倍以上.

传热管流体诱导振动特性的数值研究

本文利用有限体积法离散非稳态湍流黏性、不可压缩的N-S方程及LES湍流模型,用有限元方法离散传热管结构,结合动网格控制技术,实现了流体-结构两个物理场之间的交互作用。基于数值模型,通过响应分支、相位角、Lissajou图、运动轨迹、相图以及Poincare截面映射,分析了传热管在不同响应阶段的运动行为和响应特性,以及升力系数与横向位移的极限环与分叉等非线性特性。研究结果表明:传热管的流体诱导振动系统存在一个拟上端分支;在均匀湍流流动作用下,三维弹性管的升力与横向位移并未出现周期解的分叉。

真实流场中换热管流体诱导振动特性研究

工程用换热器中由于折流板的存在,壳程流体折返冲刷换热管,换热器内流场十分复杂。采用实验和数值模拟相结合的方法对正方形排列节径比为1.25的换热管束在真实流场中的流体诱导振动问题进行分析研究。结果表明:流体折返冲刷换热管,复杂的流体力分布抑制了换热管与漩涡脱落的共振效应。管束边缘换热管受到流体力作用,会极大地偏离原始位置,在新的平衡位置做小振幅振动,振动振幅受管束间隙流速影响较小。管束边缘换热管较大的刚体位移和小幅的高频振动,会加剧换热管与折流板间的切割效应。该研究结果可以作为大型换热器局部流体诱导振动分析与标准完善的依据。

波纹管流体诱导振动研究进展

波纹管输运高速流体时经常会发生疲劳破坏,流体诱导波纹管振动是导致波纹管疲劳破坏的重要因素之一。通过归纳总结国外相关研究成果,阐述了流体诱导振动的机理:液体诱导波纹管振动属于漩涡脱落诱导振动;气体诱导波纹管振动属于声振荡-弹性耦合振动。根据研究结果提出了抑制振动的措施。

横向流中两相流体诱发的振动

从工程应用的角度介绍了管壳式换热器中两相流体诱发的振动这方面的研究成果。文中简要说明影响振动的主要参数,重点阐述了横向流时两相流体诱发振动的机理以及必要的计算公式。

核反应堆流体诱发振动问题综述

流体诱发振动是关系到核反应堆结构设计的安全性和可靠性的重要问题。本文综述了流体诱发振动问题的国内外研究状况,按照湍流激振、流体弹性不稳定、旋涡脱落、声共振以及轴向流等不同的激振机理,介绍了流体诱发振动的分析方法、经验公式和将来要解决的问题。