管内气液两相流诱导振动研究进展

本文首先综述了流动工况及结构参数对管道振动特性的影响规律,其次对流体激振力作出了总结,最后在此基础上对未来研究方向进行了展望。结果表明:管道振动与流型密切相关,段塞流与环状流下的振动较为强烈;激振力随体积含气率的增加呈现出先增大后减小的趋势;振动强度随气液混合流速、气/液相表观流速的增大而增强。激振力强度随管径的增大而增大,但其主频随管径的增大而减小。流体激振力的产生原因主要有动量通量的波动、流体对管道的冲击力及流体压力波动;较准确的激振力预测关联式为韦伯数的幂函数。

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。

水平管内气液两相流诱导振动的数值研究

利用多场耦合有限元软件 ADINA，结合任意拉格朗日－欧拉（ALE）动网格方法，对水平弯管内气液两相流诱导振动问题进行了数值模拟研究；重点考察了管结构振动响应特性及流型、体积含气率β和分相折算速度等对激振力的影响。计算结果表明：管结构动态响应表现为低频带内随机振动和周期性振动的混合，响应主频随分相折算速度的增加而逐渐增大。脉动激振力均方根值 FRMS在环状流时最大，长泡状流时最小；β在60％～100％范围内且固定两相平均流速时，FRMS随β的增大而减小；FRMS随分相折算速度的增加而增大。最后通过建立数学模型总结出了水平弯管内气液两相流诱导振动的机理，并提出了针对性的减振措施。

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。

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。

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.

某大容量D型锅炉对流管束卡门涡街诱导振动分析

对某大容量D型锅炉对流管束卡门涡街脱落诱导振动进行分析,首先数值模拟对流管束区热态流场分布,并通过对管束区不同截面监测及快速傅里叶变换得出各管段卡门涡街脱落状态及相应的升力系数曲线,据此分析得到对流管束区卡门涡街脱落位置及脱落频率,并通过与传统方法计算结果进行对比.结果表明:该大容量D型锅炉100%工况下对流管束区卡门涡街脱落诱导振动相对较弱,且数值模拟的结果更贴近于工程实际.

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。

国内换热器流体诱导振动的研究状况

回顾了国内换热器流体诱导振动研究的重要成果,其主要表现在两个方面,一是防止振动方面,通过分析致振原因,提出防振的具体措施,避免设备破坏;另一个是有效利用振动方面,即流体流动诱发新型传热结构的振动以实现强化传热。流体诱导振动是一门实用性很强的边缘学科,随着现代工业的发展,这一学科的前景非常广阔。

光滑塔器烟囱诱导振动研究

以光滑独立高塔或烟囱的诱导振动为背景,针对不可压空气单圆柱绕流流场,采用基于剪切应力传输(SST)两方程湍流模型的分离涡(DES)数值模拟方法求解Navier-Stokes(N-S)方程。进行了网格无关性、时间步长无关性研究;以及来流湍流度、速度(Re)对诱导振动的影响规律,结果表明:基于SST k-ω的分离涡模拟可以正确模拟独立高塔或烟囱的绕流流场;来流湍流度对诱导振动力有较大影响,达到11.5%;对斯特罗哈数(St)影响较小,为5.2%左右;对阻力的影响在0.3%以内。

管壳式换热器流体诱导振动与防振

介绍了管壳式换热器流体诱导振动的现象、机理和防振措施 ,特别是介绍了目前最新的防振措施。

换热器管束流体诱导振动机理与防振研究进展

换热器内管束的流体诱导振动所产生的危害严重影响其运行的安全性。本文对近年来国内外学者对管束振动机理的研究现状进行了综述,说明由于振动损坏,传热管的平均服役寿命仅达到设计寿命的一半,同时系统总结并提出了防振措施。阐述了随着换热器的设计趋于大型化和壳程流动高速度化,对换热器内流体诱导振动问题的正确分析,成为延长换热器服役寿命的关键因素之一。指出了未来研究应重点关注换热管束的激振原因,提出了更有效的防护措施,对实际换热器设计具有一定的指导意义。

独立高塔轴向扰流器抗诱导振动研究

采用基于剪切应力传输SST(Shear Stress Transport)两方程湍流模型的分离涡模拟DES(Detached Eddy Simulation)方法对安装轴向扰流器的独立高耸塔器绕流问题进行数值模拟研究,得到了翅片宽径比(b/D)和头数n对轴向扰流器抗横向诱导振动的影响规律。结果表明:标准轴向扰流器几乎没有抗横向诱导振动的作用,改变翅片宽径比(b/D)、翅片头数n,有一定的减振效果,但作用效果有限;轴向扰流器的最佳或较佳的关键参数搭配为b/D=0.14、n=8。

汽液两相流中流体诱导振动的研究

流体横掠单管或管束时产生所谓诱导振动。这种诱导振动常常是引起热交换器损坏的主要原困之一。P。idous幻s’“综述了由于流动所引起的诱导振动而导致热交换器损坏的50多种情况。由仕可看出对诱导振动研究的必婴什。

圆管绕流旋涡脱落诱导振动的数值模拟

利用计算流体力学软件Ansys/FlotranCFD,首先对粘性不可压缩流体的固定圆管绕流进行了数值模拟,然后结合逐步积分法完成了同时考虑纵横两向弹性支撑圆管绕流旋涡脱落诱导振动的数值模拟,并通过快速傅立叶变换,得到了弹性支撑圆管和固定圆管的升力及弹性支承圆管横向位移响应的功率谱.通过计算结果分析,得出了一些有价值的结论,可供从事具有圆管绕流构件设备设计的工程技术人员参考.

塔器、烟囱等高耸结构诱导振动的振因、振害分析及减振对策

分析了塔器或烟囱在风载荷作用下的振动形式,重点分析了横风向振动的产生机理、发生条件、横风向共振的判定以及振动的危害;列举了因风诱导振动导致结构破坏的一些实例。对比了塔器在抗诱导振动方面比烟囱的有利条件;从设计的角度,简要分析了SW6软件在塔器诱导振动计算方面的不足,归纳了减振的主要途径是增加结构的固有频率、提高结构的阻尼或破坏卡门涡街的形成;并结合工程实际,提出、总结了工程中可行的多种减振措施。