流體誘發(fā)管束振動的流體彈性不穩(wěn)定性研究.pdf

1、換熱器的管束振動可引起管子的微量磨損和疲勞，維修和更換換熱管耗費(fèi)高昂。至于管子振動的機(jī)理，目前比較一致的觀點(diǎn)有四種，即：旋渦脫落、湍流抖振、流體彈性不穩(wěn)定性以及聲共振，其中，流體彈性不穩(wěn)定性是流體誘發(fā)管束振動的最危險(xiǎn)的誘發(fā)因素，極易引起管子的大幅度振動導(dǎo)致其在支撐處被快速磨損。目前，已經(jīng)存在許多關(guān)于流體彈性不穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)研究，但由于振動機(jī)理的復(fù)雜性，相關(guān)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則在學(xué)術(shù)界并未給出統(tǒng)一的結(jié)論。因此，有關(guān)流體彈性不穩(wěn)定性的研究還需要進(jìn)一步的

2、展開，為換熱器的設(shè)計(jì)提供更多的理論依據(jù)。
　　本文創(chuàng)新設(shè)計(jì)了可用于單相流和兩相流誘發(fā)管束振動的實(shí)驗(yàn)測試平臺。在實(shí)驗(yàn)的過程中，研究了和對比了正方形和正三角形排列、節(jié)徑比為1.28和1.33的四種管束裝置的流體彈性不穩(wěn)定性，并測試了管束在單相流和兩相流中的振動特性。同時(shí)，本文還采用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）和流固耦合的方法，使用經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的有限元模型對管束振動的流體彈性不穩(wěn)定性進(jìn)行了模擬研究，得到了流場和結(jié)構(gòu)場中的信息，并進(jìn)行分析，補(bǔ)充了

3、實(shí)驗(yàn)研究的內(nèi)容，對深入理解流體彈性不穩(wěn)定性的機(jī)理提供幫助。
　　結(jié)果發(fā)現(xiàn)：a)無論在單相流還是兩相流中，在相同條件下，正方形排列的管束結(jié)構(gòu)比正三角形排列的管束結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定；b）在含氣率低于80％的兩相橫向流中，對于節(jié)徑比不小于1.28的正三角形和正方形排列管束，推薦正三角形排列管束的不穩(wěn)定常數(shù)K為3.4，正方形排列管束的不穩(wěn)定常數(shù)K為4.0；c)隨著節(jié)點(diǎn)流速的增大，管束流體彈性不穩(wěn)定性的主振方向從曳力方向向升力方向轉(zhuǎn)化；d)管束排列