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高昂。至于管子振動的機理，目前比較一致的觀點有四種，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)管束振動的最危險的誘發(fā)因素，極易引起管子的大幅度振動導致其在支撐處被快速磨損。目前，已經(jīng)存在許多關于流體彈性不穩(wěn)定性的實驗研究，但由于振動機理的復雜性，相關的設計準則在學術界并未給出統(tǒng)一的結論。因此，有關流體彈性不穩(wěn)定性的研究還需要進一步的

2、展開，為換熱器的設計提供更多的理論依據(jù)。
　　本文創(chuàng)新設計了可用于單相流和兩相流誘發(fā)管束振動的實驗測試平臺。在實驗的過程中，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，本文還采用計算流體力學（CFD）和流固耦合的方法，使用經(jīng)實驗驗證的有限元模型對管束振動的流體彈性不穩(wěn)定性進行了模擬研究，得到了流場和結構場中的信息，并進行分析，補充了

3、實驗研究的內(nèi)容，對深入理解流體彈性不穩(wěn)定性的機理提供幫助。
　　結果發(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構比正三角形排列的管束結構更穩(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