横摇工况下FLNG绕管式换热器降膜流动换热数值模拟研究

绕管式换热器作为浮式液化天然气生产储卸装置(FLNG)的主低温换热器,研究其在海况条件下换热性能的变化对提高FLNG在海洋环境运行时的综合性能具有重要意义。本文以绕管式换热器内换热管的管外降膜流动换热过程为研究对象,建立了圆管与椭圆截面正弦波管管外降膜流动换热模型,分析对比了水平静止和横摇工况下2种换热管的周向局部换热系数和平均换热系数。研究结果表明,在水平静止状态下,椭圆截面正弦波管的换热能力高于圆管。在横摇运动状态下,横摇最大倾斜角对椭圆截面正弦波管换热性能最恶劣时刻的周向局部换热系数影响较小,横摇周期对其几乎无影响;横摇时间、最大倾斜角和周期对圆管与椭圆截面正弦波管周向平均换热系数均无影响。对比分析表明,椭圆截面的抗晃荡能力稍逊于圆管,但晃荡工况下其换热性能仍高于圆管。本文研究结果对绕管式换热器的设计与性能优化具有一定参考价值。

交叉缩放椭圆强化换热管内流动和传热性能的数值研究

以交叉缩放椭圆强化换热管为几何模型,对管内的传热和流动进行数值模拟,计算结果表明,过渡段流场不同于直管段,纵向涡流较大,湍流强度和湍动能都较大,过渡段强化传热效果明显好于直管段,但阻力也增加了;并且发现随着椭圆长轴与短轴之比的增加,换热增强,为交叉缩放椭圆强化换热管在换热领域的实际应用提供了理论依据.

新颖波纹截面薄壁圆管的耐撞性

提出一种新颖的波纹薄壁圆形结构,采用数值对比分析方法,分析不同波纹截面形状对薄壁结构耐撞性的影响.结果表明:对于同一外截面形状的波纹,波纹内截面形状的变化使吸能相差10%;外截面是矩形的不同内截面波纹结构的吸能性要高于外截面是圆形的不同内截面波纹结构,其中,外截面为矩形,而内截面为圆形的波纹结构具有最优的吸能性,比外截面为圆形,内截面为矩形的波纹结构的吸能性提高34.5%;波长对薄壁结构的耐撞性也具有较大的影响,波长为7.8mm的波纹管具有较好的耐撞性;与无波纹结构的圆管相比,外截面为矩形,内截面为圆形的波纹薄壁管在不影响吸能的情况下,可以使峰值力降低50.8%.

双层波纹钢板混凝土组合剪力墙抗剪承载力研究

为了研究双层波纹钢板混凝土组合剪力墙抗剪承载力,先对组合剪力墙横截面进行等效以简化计算。借鉴钢管混凝土统一理论思想,假定将剪力墙受扭全由外包钢承担,根据边缘屈服准则算得剪力墙极限状态下的极限扭矩;将波纹钢板混凝土组合剪力墙看作同一种材料,通过极限扭矩反推得组合剪力墙整体抗剪最大剪应力,再乘上横截面积即得波纹钢板混凝土组合剪力墙抗剪承载力。后采用Abaqus软件建立了24个不同尺寸、材料参数下的波纹钢板混凝土组合剪力墙有限元模型进行分析,并将公式与当前规范中双层波纹钢板混凝土组合剪力墙抗剪承载力计算公式进行对比,验证了公式是合理可行的。

微小通道薄壁扁管筋结构对波形冲压截面畸变的作用

为了优化微小通道波形扁管的截面筋结构及尺寸,采用有限元仿真研究了15种尺寸-样式模型下的冲压成形截面畸变规律,获得了抵抗截面畸变的最优结构样式。研究发现:随着纵筋高度增大,波峰横截面的平均截面畸变率先增大后减小;随着横筋宽度增大,波峰横截面和边缘孔纵截面的平均截面畸变率减小;当纵筋、横筋分别连通横截面时,截面畸变率最小。较之横筋,截面畸变率对纵筋的敏感度更高,纵筋个数N_(1)越小,越有利于降低截面畸变率;当N_(1)=0时,横筋个数N_(2)越大,越有利于降低畸变率;但当N_(1)≥1且数值固定时,N_(2)越小,越有利于降低畸变率。15种尺寸-样式模型中,模型IV-1(h=0,N_(1)=0,N_(2)=2,横筋宽度为0.6 mm)对应的截面畸变率最小。