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。     

流体诱导U形换热管束振动特性数值研究

针对流体诱导振动引起换热器失效问题，课题组在近真实流场下，对多跨、多管束、带间隙支撑的U形管换热器在受到横向流体冲击时的振动特性进行了研究。研究对象是根据GB/T 151—2014《热交换器》设计的3种不同管芯的U形管换热器，管束排列方式为正三角形，中间等间距分布2块圆形折流板。用数值模拟的方法研究了靠近流体冲击出入口管束的振动特性，不同管排数对中心管振动的影响，以及外排管束对内排管束振动的影响。结果表明：U形管换热器进出口处管束在流体横向冲刷作用下振动剧烈，其加速度振幅随流速的增加而增大；随着外层管排数量增加其对中心管振动的抑制作用越明显；外层管排对其相邻的内排管束振动有加强作用。研究可为研究U形换热管振动机理与防振设计提供参考。     

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。     

利用孔板及均速管进行空气-水两相流单双参数测量研究

本文利用孔板及均速管的组合对空气-水两相流的流量及质量含气率进行了单、双参数测量研究,给出了两种元件的单参数公式及其双参数组合公式。对3种不同孔径的孔板、4组孔板及均速管间距以及两种型号的均速管进行了研究,获得了比较满意的结果。     

靶式流量计差压及冲量特性在两相流测量中的应用

本文提出了一种新的气液两相流双参数测量方法—一利用单一的靶式流量计实现两相流流量及质量含气率的同时在线测量,并建立了相应的理论模型.实验结果表明,该方法是可行的,具有测量元件简单、待测量少、成本低、易于实用化等优点。     

螺旋翅片管束灰污系数实验室试验方法

从分析螺旋翅片管束受气固两相流冲刷时其表面上灰污层形成的机理着手，分析各种因数对灰污系数数值的影响。提出了一种切实可行的螺旋翅片管束受含灰气流冲刷时，受热面上灰污系数数值的实验室试验确定方法，以指导本研究项目的实验室试验工作。     

方管中颗粒随黏弹性流体迁移的力学特性

为研究黏弹性流体中颗粒迁移的力学成因,对方管Poiseuille流动中悬浮颗粒的迁移进行数值研究。选用Giesekus模型的黏弹性流体和球形刚性颗粒作为研究对象,忽略流体的惯性效应以研究流体弹性效应和剪切变稀效应对颗粒受力的影响。控制方程采用有限元法和伽辽金 最小二乘法(GLS)方法进行求解,并取得了较好的收敛性。颗粒运动模型采用基于“相对运动模型的准定常算法”,对通道中颗粒的横向升力的分布特征进行研究。研究结果表明：颗粒在不同横向位置上所受的横向升力决定了颗粒在实际流动中的迁移方向,且受到流体弹性和剪切变稀的影响。     

用氟里昂F113作介质对两相流体分配器进行模化试验的研究

本文介绍一次上升UP型直流锅炉中混合分配器的试验室模拟试验结果。试验用低沸点的氟里昂F_(113)(分子式CCl_2F—CClF_2)作为介质来模拟高温高压汽水两相流体。整个试验台装置为一个闭合循环回路系统,氟里昂在通过用电流直接加热的不锈钢管时被加热成气液两相流体,然后采用“孔板法”测量流体的干度X。试验模型与实物的几何尺寸比例为1:3.86。最后,在对试验数据进行分析、整理的基础上,提供了该种分配器进入均匀混合分配的临界准则、均匀性指标、阻力系数等有关设计数据。     

螺旋翅片管束灰污通风阻力试验研究

介绍了螺旋翅片管束灰污通风阻力试验研究的原理、试验系统和所采用的试验研究方法；将典型齿型和整体型螺旋翅片管束试验得出的灰阻力特性与实炉试验阻力特性以及洁净管束阻力特性相比较；得出适用于这两种灰污螺旋翅片管束通风阻力的计算方法．所得计算公式可直接应用于工程实际．     

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。     

流动方向对三角形柱体气液两相涡街的影响

在５０ｍｍ管道内，分垂直上升和垂直下降两个方向，试验研究了气液两相混合物的流动方向对三角形柱体两相涡街的影响，分析了气液两相混合物流过两种尺寸的三角形柱体时的旋涡脱落规律，初步研究了气泡尺寸对气液两相涡街的影响．     

气液混合物通过孔板的修正能量流动模型及其在双参数流量测量中的应用

根据能量方程能确切地反映气液双相流动中的不可逆损失这一特点,在劳伦兹能量模型的基础上,本文提出了新的截面含气率的计算方法,从而得到了修正分相能量模型,并以此作为处理数据的依据。作者用三块不同截面比的安装在管径为50.8mm的管道上的锐缘孔板,分别与口径为100mm的椭圆齿轮流量计组合进行了试验,试验结果表明,利用此模型处理数据时,不必考虑孔板截面比的影响,也不必考虑被测介质干度范围的影响。在本试验的范围中,(0.00111相似文献   

釜式再沸器壳侧循环流动的模拟计算

本文利用釜式再沸器壳侧循环流动与管束传热的分格模型，进行了管束中不同管列循环流速的模拟计算，考察了管束直径，液面高度，管束排布式，管间距和加热方式对循环速的影响，并对计算结果进行了分析。     

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。     

金属丝径大小对液膜流动影响的CFD研究

精馏过程气液两相流动分布特征对分离效率具有重要影响,为研究金属丝网波纹填料表面液膜流体动力学特性,建立基于VOF法的液膜在金属丝网表面上的气—液两相逆流CFD模型,并根据液膜流动特点考虑了表面张力动量源项和气液界面作用力动量源项。模拟结果与文献流动形式相符,表明文中提出的CFD液膜流动模型具有一定的可靠性。文中主要考察丝径大小对液膜流动的影响,模拟结果表明适当改变丝径的大小有助于改善液膜的稳定,对于提高丝网填料气液之间的传质效率有重要意义。     

水平管内流动沸腾的热进口效应

通过实验结果讨论、文献数据分析及实验关联式同实验数据的比较，证实了在水平管内流动沸腾中存在热进口效应．研究表明：水平管内流动沸腾的热进口效应随ｑ、Ｘ、Ｇ的变化而改变，并且热进口段长度要比单相液体在管内流动换热时长．最后，推荐Ｄｅｍｂｉ．关系式作为目前计算水平管内流动沸腾热进口段平均换热系数的关系式．     

扭带管内油的受迫对流换热实验

以30~#透平油为工质,对在光管内插入三种不同扭率扭带的受迫流动的冷、热态流阻及换热性能进行了实验。实验的雷诺数为200～1150,普朗特数为320～590,实验结果表明:在本实验范围内,插有不同扭率的全长连续扭带管的换热系数为光管的1.7～2.6倍,而阻力系数为光管的3～7.5倍;且扭率的大小对扭带的流阻与换热影响较大。另外,还对间断扭带管内油的受迫对流换热进行了实验。     

熔盐黏度对熔盐泵内盐析晶粒运动特性的影响

为了揭示熔盐泵输送伴有盐析的两相流动规律,采用Eulerian多相流模型描述固液两相流动特征,分析了输送不同黏度介质时,叶轮和蜗壳流道内盐析晶粒的运动特性。结果表明：泵内存在一些和进口晶粒体积分数（5%）相等的点,由这些点组成的线和面的形状和位置不受输送熔盐黏度的影响;输送熔盐的黏度越大,蜗壳和叶轮流道内晶粒分布越均匀;当输送黏度为0.400 00 Pa·s时,流道内晶粒的体积分数与泵入口处的体积分数基本相同;叶片的压力面和吸力面的进口处和尾部分别具有较大的晶粒体积分数和较高的固相滑移速度。研究结果可为熔盐泵内部伴有盐析的两相流动的研究提供参考。