流体动力式发声器振动簧片模态分析

发布时间：2021-09-19 21:08

　　流体动力式发声器被广泛应用于工业生产中,适用于处理有机物污染水及石油生产过程中的降黏与解堵等场合,不过目前声波防蜡的理论研究及发声器的发声机理研究尚存不足。鉴于此,通过对油田现场应用中的声波防蜡器的观察,建立了简化模型,并利用ANSYS Workbench平台对其中的支点式簧片哨结构进行了流固耦合仿真分析。仿真结果表明:簧片的尖劈角度及簧片长度对其预应力大小、流体流速和振动模态均有影响,即簧片尖劈角度跟簧片所受流固耦合预应力、尖劈处射流流速成反比关系,从应用角度来看即对液体所产生的搅拌作用增大;随着簧片长度的增大,簧片所受流固耦合预应力增大,射流流速增大,簧片预应力模态的固有频率减小。研究结果对于流体动力式发声器的现场应用具有一定的指导作用。 

【文章来源】：石油机械. 2020,48(10)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

图1 支点式簧片哨计算模型

图2是簧片尖劈角度α分别为30°、45°和60°时的流固耦合预应力分布图。表1为不同尖劈角度下预应力分析表。由表1可知，在簧片4个支点固定时，随着簧片尖劈角度的增大，簧片尖劈处所受压力也越大。但是对比尖劈角度为45°和60°的簧片尖劈处压差，尖劈角度30°的尖劈处压差最大。尖劈角度为30°的簧片在尖劈处的上下压差为0.11MPa，即压差越大，簧片在面对射流冲击时越容易起振，所能发出声波频率越大。3.1.2 簧片尖劈处角度对流速的影响

流体动力式发生器应用于油田生产中时，其主要是在采油过程中对原油起防蜡降黏的作用。而簧片本身在面对高速射流时，射流冲击簧片尖劈对液体所产生的搅拌作用也是对原油防蜡降黏的主要原因。分析射流冲击簧片时液体的流速可以反映簧片所能产生的搅拌作用的强弱。图3为流体域Z轴截面的射流流速分布图。由图3可知，尖劈角度30°、45°和60°的簧片尖劈处流速分别为43.6、41.5和42.7 m/s。对比3个尖劈角度的射流冲击簧片的流速可知，射流在冲击尖劈角度30°的簧片时流速较大，即对射流所能产生的搅拌效果较强。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3402338