真实流场中管束排列方式对流体诱导振动影响的研究

针对工程应用中流体诱导换热器管束振动破坏的情况,搭建实验平台通过加速度传感器测得真实流场下管束的振动加速度响应,并在Workbench15.0中采用双向流固耦合方法进行数值模拟。对比实验测得结果和数值模拟结果,分析不同排列方式和换热管数量的管束振动特性,发现正三角形排列比正方形排列管束更加稳定,更难发生流弹不稳定;外层横排管对其后第1排管束振动有促进作用,对其后第2排管束振动有抑制作用;沿着横流方向,后排管束振动受前排管抑制作用越来越大。对换热器的防振设计有一定的指导意义。     

流体诱发换热器管束弹性不稳定性的数值模拟

针对常规换热器频发的振动破坏现象，课题组基于动网格技术和双向流固耦合方法，建立了流体诱发管束振动的三维数值模型。采用数值模拟对实验难以 获得的管束振动轨迹进行了补充；研究了管束发生流体弹性不稳定性时主振方向的变化；分析了管子位置的分布对振动的影响；探究了管束的排列方式和节径比 对流体弹性不稳定性的影响。结果显示：流体弹性不稳定性先发生在曳力方向，后发生在升力方向；位于边缘的管子的振幅大于中间管子的振幅；在4种排列方 式的管束中，发生流体弹性不稳定性从难到易依次为正方形、正三角形、转置正方形、转置正三角形；在一定的范围内，节径比越小，越易于发生流体弹性不稳 定性。课题组对换热器管束在模拟方面的研究可对工程应用起到一定的指导作用。     

管壳式换热器管束动力特性研究

针对工程应用中换热器由于振动而产生破坏的情况,采用流固耦合分析方法,模拟了单根换热管共振特性,并结合GB/T 151—2014《热交换器》中的计算公式对ANSYS计算结果进行了验证。此外,通过有限元软件ANSYS进一步分析了换热管数量对换热器管束共振频率的影响。仿真 结果表明：随着换热管数目的增加,管束频率带宽将增大,其下限逐渐减小,上限将逐渐增大。该研究对换热器的防振设计有一定的参考意义。     

非常规换热器换热管固有频率的计算

针对非常规换热器在现代工业使用中存在振动损坏的问题,本文结合某厂的一台冷凝器,对单根换热管进行了 模态分析与谐响应分析,同时还对其管束进行了全面的模态分析。结合GB151-1999和大型有限元软件ANSYS,分析了 换热管数量对换热管束固有频率的影响,并对壁厚、最大跨距、管径和节径比4个因素进行了研究。计算结果表明,此算 例中的冷凝器是合格的,对于实际使用中出现振动损坏的问题,在以后的模态分析计算中应当考虑到实际流体作用的 影响。     

两相横向流诱发管束弹性不稳定性的试验研究进展

弹性不稳定性是流体诱发管束振动失效的最主要原因,文章针对两相横向流诱发管束弹性不稳定性的试验研究进展进行了综述。介绍了两相横向流诱发管束振动的试验介质和试验装置,概括了含气率、振幅、阻尼以及流体动力质量的测量和计算方法,探讨了试验介质、管束的排列方式、节径比以及含气率等对流体弹性不稳定性的影响,同时总结了两相横向流诱发管束弹性不稳定性的设计准则。最后提出了两相流诱发管束弹性不稳定性的模拟研究将成为研究热点     

重载铁路圆柱形桥墩横向振动试验研究

随着我国既有铁路扩能运输的实施,运营列车的轴重以及载运量逐步增加给圆柱形桥墩带来了越来越严重影响,如墩顶横向振幅过大、冲击振动加剧等,严重影响了铁路桥梁的安全运营。以朔黄铁路圆柱形桥墩为研究对象,理论结合试验分析其加固前后在列车荷载增大的情况下桥墩的横向动力特性,研究不同运营列车作用下桥墩横向振动的规律,评价分析该圆柱形桥墩加固效果,为重载铁路圆柱形桥墩的加固研究和维护管理提供科学依据。     

HXD1型电力机车牵引变流器的线路振动测试及分析

针对现场应用反馈的HXD1型电力机车车载设备故障率较高的问题，开展HXD1 1342号电力机车在株洲—贵阳路段的线路振动测试，结合GB/T 21563—2018从时域和频域角度分析不同部位测点在不同工况下的振动特性。研究结果表明，轮轨作用是电力机车最主要的振动来源，轴箱在运行工况下的振动频谱密集且以低频为主，经过一系、二系弹簧减隔振作用后明显减弱，但仍是车体和牵引变流器等设备的主要振动成分。牵引变流器工作环境复杂，换热器风机在柜体内的安装基础固有频率较低，受风机转频及其倍频、电磁激励等作用而出现横向振动超标严重。传动控制箱受车体振动传递、电磁激励和风机激励等，出现横向振动超标。功率模块的振动主要来自电容电磁振动、风机振动和车体振动传递等作用。实际线路振动测试可为车载设备的结构改进提供数据基础。     

余热锅炉换热元件传热与阻力特性模化实验系统研究

为实现能源岛余热锅炉的优化设计，对其受热面中广泛采用的鳍片管高效换热元件的传热与阻力特性进行系统的研究．应用相似理论研制了鳍片管高效换热元件传热与阻力特性模化实验系统，并应用该系统对一定结构的螺旋鳍片管束进行了实验研究．结果表明，该系统的容量、结构、功能和测量精度能满足对各类鳍片管束及换热器的传热与流动工况进行模化实验研究的需要．     

温差对固定管板变形的影响

固定式列管换热器管板的变形受到多种因素的影响，其中有管程压力与壳程压力作用，管束支承效应，列管与壳体之间不同的热膨胀以及管板与壳体/管箱之间连接的相互作用等.本文通过数值计算分析了管壁与壳壁之间的温差热膨胀对管板变形的影响.     

基于有限元模拟的换热管与折流板碰撞研究

为了研究换热管与折流板的碰撞特性,基于漩涡脱落原理,建立了换热管振动的简化模型,并利用ANSYS非线性瞬态分析,研究简化模型分别在不同的间隙、流体力下换热管与折流板碰撞力随时间的变化规律。结果表明：当流体力偏大时,间隙越大,碰撞力越大;当流体力偏小时,间隙越大碰撞力越小。流体力越大,换热管与折流板之间的碰撞力 越大,但增长速率随流体力的增大而减小。     

冲击荷载作用下黄土边坡动力响应试验研究

为了探究强夯荷载作用下黄土边坡动态性能，以甘肃庆阳某在建机场黄土边坡为研究对象，针对机场站坪填方区和开挖区开展现场振动监测试验，研究了冲击荷载作用下不同边坡的动力响应。研究结果表明，相同夯击能作用下，夯击次数对各测点振动速度影响不大，边坡形成方式是影响振动速度的主要原因；相同强夯荷载作用下，填方黄土边坡的振动速度大于开挖原状土边坡；边坡对冲击荷载具有放大效应，填方区黄土边坡放大效应明显，挖方区原状土边坡放大效应不明显，无边坡区域不具放大效应；填方区黄土边坡放大效应位于临近边坡区域，竖向和径向振动速度放大效应更显著；填方区黄土边坡及时施作护坡结构和采取局部压实处理是减小坡体变形和提高稳定性的有效途径。     

空气冷却器脉动流诱导管束振动的研究

为探究脉动流对空气冷却器内部管束振动的影响，以空冷器轴侧截面为研究对象，建立二维流场数学模型，借助FLUENT软件模拟流场在一个周期内速度和压力的变化趋势，通过用户自定义函数(UDF)改变入口速度方程中激励频率的大小，分析其对管束升、阻力系数的影响，进一步探究管束沿X和Y方向的幅值变化及其运动轨迹。结果表明：不同激励频率下脉动流对换热管升力、阻力系数的频率及幅值均有一定影响；激励频率为80 Hz时，换热管沿X和Y方向的振幅均明显高于其他激励频率工况。因此，在实际生产中，应避免结构频率与脉动流频率范围相接近。     

H形鳍片管束传热与阻力特性实验研究

为实现H形鳍片管束的性能与结构的优化设计，在对H形鳍片管束的传热机理进行分析的基础上，对优化结构的H形鳍片管束的传热与阻力特性进行了模化实验研究，并将实验结果与有关方法的计算结果进行了比较，为H形鳍片管束的设计提供了可靠的依据．     

纯电动汽车热泵系统室外侧微通道换热器温度分布实验研究

为了探究室外侧微通道蒸发器制冷剂分布和换热器表面温度分布的均匀性，课题组设计了一种4换热器的热泵系统。分别在制冷和制 热工况下，对室外侧换热器在不同的制冷剂充注量和不同的压缩机转速下的表面温度分布均匀性进行了实验研究。使用K型热电偶布点并测量换热器表面温度并 使用红外热成像仪了解其温度分布情况。结果表明：制冷工况下，充注量在1 050~1 075 g时，在不同转速下，系统的制冷性能最佳，同时换热器表面温度分布均匀 性最好；而在制热工况下，充注量在500~700 g时，换热器表面温度分布均匀性随着制冷剂充注量的增加而改善。同一换热器在作为冷凝器和蒸发器时，制冷剂充 注量和压缩机转速对其温度分布均匀性的影响不同。     

U形管内浆体输送特性研究

为了探究通过U形管路输送不同质量分数颗粒的浆体流变特性，课题组对其内部流场进行了研究。通过计算流体动力学软件FLUENT对水平U形管内浆体的流动进行了数值模拟，获得了入口段、出口段及弯头等5个截面处颗粒的速度和体积分数分布情况，并且通过计算分析了速度、颗粒质量分数和管径对弯管压降的影响。研究结果表明：在弯头处二次流的存在，导致弯头局部流动情况变得复杂，使得截面内侧颗粒体积分数高于外侧；管道沿线的压降受流速和颗粒质量分数的影响很大，随着颗粒质量分数的增加，剪切应力和剪切黏度的增加导致压降增大。课题组的研究有助于了解颗粒质量分数和流速对浆体流变的影响。     

空气横掠高频焊接螺旋肋片管束时放热与阻力特性实验研究

对用于锅炉设备的对流蒸发受热面和省煤器受热面,在采用高频焊接螺旋肋片管束时,需要了解其放热与阻力特性。对用于自然循环锅炉对流蒸发受热面的该种管束,还须了解管束中每排的放热特性,以便算出各排的吸热量,为水循环计算提供依据。鉴于目前国内尚缺少国产高频焊接螺旋肋片管束的实验数据与资料,本文介绍作者应制造厂要求对一种结构的这类管束进行实验研究的情况。作者求得了该管束中各排的放热特性关系式,还求得了排数影响修正系数ε_z的计算式和该管束的放热特性关系式以及管束中平均每排的阻力特性关系式。文中还介绍了实验装置和方法,并采用差分法求得肋片效率;分析了实验结果,并与其他作者的算式进行了比较。     

桥梁横向地震碰撞响应研究进展

在强震作用下，桥梁上、下部结构由于动力特性的不同而发生不同相振动，从而引起梁体与挡块间的非线性碰撞。汶川大地震中，大量公路桥梁遭到严重破坏，横向抗震挡块破坏尤其严重，其中部分是由于横向碰撞而引起。针对这种碰撞现象，对正交简支梁桥、连续梁桥、斜交桥及高速铁路桥梁的横向碰撞反应进行了回顾和总结，并介绍了横桥向防撞措施及震后加固技术的研究现状，同时指出目前我国在这方面亟需解决的问题和进一步研究的方向。     

板翅式换热器动态特性的试验研究

建立了可进行两股及多股流换热器动态特性试验研究的装置．对一．个两股流板翅式换热器施加流量按阶跃变化、进口温度按指数函数变化的时间域扰动信号，进行了动态试验．得到了换热器动态模型对流量扰动可接线性建模的扰动范围，确定了各股流体对进口温度扰动的响应延滞时间的计算公式．对换热器进行了一系列的动态特性测试，并获得其动态响应过程曲线．试验工况的传热单元数范围为０．６～３，雷诺数为２００～２０００，普朗特数为２～７．试验数据为建立完善的理论模型提供了可对比的依据．     

冷流比对涡流管内部流场影响的数值研究

为了探究不同冷流比对于涡流管内部流动的影响，课题组建立了涡流管的三维模型，在进气压力为0.38 MPa工况下，采用了Standard κ ε 模型对涡流管内的气体流动进行稳态数值模拟，获得了不同冷流比条件下的速度、压力以及温度变化趋势。研究结果表明：热端管内的能量分离主要集中在其前部靠近涡流室的位置，且在同一管径截面上，径向外层旋流具有更高的静压和温度；相对于低冷流比时，高冷流比的静压值和温度值更高；此外，在高冷流比时回流边界层范围进一步扩张，滞止点位置更接近于热端出口，增大了内外旋流的能量交换面积，有利于热流温度的提升，但会减弱涡流管整体的制冷效果。     

弹性点支连续等跨梁的横向振动（I）：自由振动

利用工程中求解固有频率和固有振型的常用方法，对弹性点支连续等跨梁在冲击载荷作用下的横向自由振动问题进行了求解，得到了固有频率和固有振型。并对两种极限状态－自由状态和简支状态进行了讨论。