考虑流固耦合的冷凝器管束流致振动仿真研究

发布时间：2021-08-29 05:27

　　冷凝器是舰船中的一个重要装置,其性能对舰船的安全性有着十分重要的影响。冷凝器的失效形式主要是其管束的破坏,管束在流场中受流场力而发生振动,超出限度之后就会发生破坏;并且冷凝器管束振动会向管内传递,引起管内流的压力脉动。因此,研究冷凝器的流致振动特性是十分有意义的。本文计算了一根三维短管的绕流场,并与其他人的计算及实验结果进行对比,验证了计算参数设置的正确性,同时也说明了大涡模拟模型计算绕流场的准确性。通过对一根冷凝器的单管模型的计算,得到了其绕流场的漩涡脱落情况和升、阻力,同时使用流固耦合软件,计算了在流体力作用下单管的位移及其响应频率,发现管子的位移响应频率等于流体力的频率,空气作用下的管子的位移响应频率还有其一阶固有频率。将单管和管内流进行耦合计算,研究单管的振动引起的管内流的压力脉动和管内流场的分布规律,管子振动时,管内流体压力脉动的频率等于管子振动的频率,同时管子振动时的内流场不同于静止管路的内流场。论文最后对不同节径比,顺序排列和交错排列的管束,在不同流速下的流场进行了计算,研究其流场中漩涡的变化,和管束中管子的受力特性。管束流场中,管子的受力十分复杂,但仍具有一定的规律。 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：106 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

ANSYS藕合分析种类

图２．４升、阻力系数频域曲线??从图２．３可以看出，在刚开始的时候，绕流场还不稳定，阻力系数短时间增大，而??升力系数基本为零；时间大约在１秒时，流场趋于稳定，开始有了交替的漩涡脱落，升、??阻力系数才变得稳定、规律了起来。图２．４是升阻力系数的频域图，由于阻力系数波动??的幅值很小，因为在频率图上的峰值很小，但仍可看出满足阻力脉动频率是升力脉动频??率的２倍关系。??通过与其他人的结果进行对比，来验证计算参数设置等的正确性。计算所得的平均??阻力系数，斯特劳哈尔数，及漩涡分离角的结果如表２．２所示。对比表中数据可以看出，??在相同的雷诺数与湍流模型下，受网格划分方法及精度的影响，各人的计算结果都与实??验值存在差异，但差异都不大，且各自的数值计算的结果都相近。二维与三维的结果差??１７??

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【参考文献】：
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本文编号：3370004