彈性管束換熱器脈動流發(fā)生裝置研究.pdf

1、面對日益嚴(yán)竣的能源問題，節(jié)能降耗成為當(dāng)今社會亟待解決的焦點問題，與此同時，強化傳熱新技術(shù)也得到了更為廣泛的關(guān)注和研究。流體誘導(dǎo)振動強化傳熱作為一種新型無源復(fù)合強化傳熱技術(shù)，依靠流體繞流彈性管束誘發(fā)的管束自激振動提高管束傳熱效率并抑制污垢積累，從而實現(xiàn)復(fù)合強化傳熱，在實際生產(chǎn)中已得到成功應(yīng)用。鑒于換熱器中傳熱元件的振動對于其傳熱系數(shù)及使用壽命具有重要的影響作用，本文針對如何合理誘發(fā)和有效控制換熱器內(nèi)彈性管束振動這一問題進行了研究，結(jié)合數(shù)值

2、模擬和實驗測試分析了一種帶分支脈動流發(fā)生裝置，為實現(xiàn)傳熱元件振動有效控制，及改善換熱器內(nèi)各排彈性管束振動及傳熱性能均勻性提供了一種新方法。本文的主要工作如下:
　　 以平面彈性管束為對象對傳熱元件的固有振動特性進行了研究，建立了平面彈性管束有限元模型，利用Ansys軟件結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析模塊對管束進行模態(tài)分析，得到了管束固有頻率和相應(yīng)振型，為后期繞流體尺寸的選擇提供了依據(jù);同時通過管束模態(tài)實驗分析了平面管束固有特性，實驗結(jié)果與仿真計

3、算結(jié)果基本吻合，并結(jié)合計算結(jié)果分析了平面管束各個結(jié)構(gòu)參數(shù)對自身固有特性的影響規(guī)律。
　　 針對脈動流發(fā)生裝置分支部分，建立了安放繞流體直管管束結(jié)構(gòu)二維有限元模型，利用Fluent軟件進行仿真計算，比較了不同截面形狀繞流體對所產(chǎn)生脈動流脈動參數(shù)的影響，結(jié)果表明三棱柱繞流體所產(chǎn)生的脈動流強度和穩(wěn)定性都相對較好，給出了三棱柱繞流體截面尺寸的取值范圍;同時分析了管束長度、入口速度等因素對出口處脈動流脈動參數(shù)的影響規(guī)律，并對不同結(jié)構(gòu)尺寸管

4、束中旋渦的存在形式進行了探討。
　　 在二維仿真計算基礎(chǔ)上，建立了脈動流發(fā)生裝置分支部分及整體結(jié)構(gòu)的三維有限元模型，利用Fluent軟件進行仿真計算，分析了入口速度等因素對所產(chǎn)生脈動流脈動參數(shù)的影響，并分析了直管尾端開孔形式的脈動流發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)內(nèi)部流體狀態(tài)，結(jié)果表明在發(fā)生裝置各個分支出口處能夠獲得幅值和頻率基本一致的脈動流，且直管尾端中部開孔的結(jié)構(gòu)形式更加有利于各分支處旋渦脫落的產(chǎn)生。
　　 搭建了脈動流誘導(dǎo)彈性管束振動