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《圓柱管排流體誘導(dǎo)振動及換熱特性數(shù)值分析-論文.pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、第27卷第5期熱能動力工程Vo1．27，No．52012年9月JOURNALOFENGINEERINGFORTHERMALENERGYANDPOWERSep．，2012文章編號：1001—2060(2012)05—0554—06一廣力熱程工一圓柱管排流體誘導(dǎo)振動及換熱特性數(shù)值分析、+1、宿艷彩，葛培琪，閏柯(山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，山東濟(jì)南250061)摘要：基于Workbench和CFX模擬技術(shù)對流體誘導(dǎo)不同為了更有效的利用流體誘導(dǎo)振動技術(shù)提高彈性間距(￡=1．5d、3．5d、4．5d和5d)順排和叉排圓柱振動及管束的換熱率，本研究通過Workbench建模結(jié)合換熱特性進(jìn)行了數(shù)值分析。研究
2、結(jié)果表明：流體誘導(dǎo)順排圓CFX流體分析技術(shù)，對串聯(lián)雙圓柱及叉排三圓柱下柱振動，其圓柱間距存在一個臨界值L=3．5d，當(dāng)間距小于游圓柱流體誘導(dǎo)振動及換熱特性進(jìn)行了分析，為彈3．5d，隨著間距的減小，下游圓柱振動的幅值和頻率減?。盒怨苁慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、流體誘導(dǎo)振動控制等提供一定當(dāng)間距大于3．5d，下游圓柱的振動頻率不再隨著間距的增的參考。大而變化；下游圓柱處于上游圓柱的尾流渦尾部時．振動幅值較小，但圓柱側(cè)面平均換熱效果較佳。同工況同間距下，流體誘導(dǎo)順排圓柱下游圓柱的振動幅值和頻率大于叉排圓1計(jì)算模型及參數(shù)柱下游圓柱的振動幅值。當(dāng)L>3．5d時，流體誘導(dǎo)順排圓柱下游圓柱的換熱效果優(yōu)于叉排圓柱下游圓柱
3、的換熱效果。1．1計(jì)算模型關(guān)鍵詞：順排圓柱；叉排圓柱；渦激振動；振動換熱根據(jù)文獻(xiàn)[10～l2]，二維流場中橫向彈性支中圖分類號：TK124文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A撐，縱向固定的圓柱在流體的繞流下產(chǎn)生橫向振動的計(jì)算模型，如圖1～圖2所示。圖1為圓柱間距引言為時，串聯(lián)雙圓柱流體誘導(dǎo)振動換熱簡圖；圖2為圓柱間距為，叉排距離為0．9d時，叉排三圓柱流在一定參數(shù)范圍內(nèi)，換熱壁面的振動能夠強(qiáng)化體誘導(dǎo)振動換熱簡圖。流體區(qū)的設(shè)置及計(jì)算在傳熱_】J，但在常規(guī)的換熱器內(nèi)的流體誘導(dǎo)振動會CFX中完成，其尺寸為200mmx280mm的二維流導(dǎo)致劇烈的噪聲及元件的損壞，所以在較長一段時場，流場左側(cè)設(shè)為速度入口，來流為沿軸正向
4、的間內(nèi)，對振動的研究多以防止為目的，而忽略其有利穩(wěn)態(tài)流，右側(cè)為溢流出口，上下為絕熱固定壁面，圓的一面。近年來，學(xué)者們開始利用流體誘導(dǎo)振動來柱壁面設(shè)置為流固雙向耦合壁面，網(wǎng)格劃分如圖3強(qiáng)化換熱，并取得了較為理想的效果。文獻(xiàn)[6—7](a)所示，共計(jì)12125個單元，24848個節(jié)點(diǎn)。流固對其研發(fā)的誘導(dǎo)振動微翅散熱器進(jìn)行傳熱實(shí)驗(yàn)研雙向耦合中固體圓柱部分的受力變形計(jì)算及邊界設(shè)究，在相同的空氣流速下比較微翅散熱器和平板散置在Workbench中完成，圓柱前后圓面沿y軸設(shè)置熱器的散熱效率，產(chǎn)生誘導(dǎo)振動的微翅散熱器可以自由位移約束，沿軸設(shè)置位移約束為零，圓柱側(cè)加強(qiáng)冷卻換熱效率5．4％一11．5％。文獻(xiàn)
5、[8～9]對面設(shè)置為流固雙向耦合邊界及彈性支撐邊界。圓柱新型的彈性管束換熱器進(jìn)行了傳熱與振動實(shí)驗(yàn)研直徑d=0．01in，網(wǎng)格劃分如圖3(b)所示，每個圓究，其換熱效果隨誘導(dǎo)振動頻率和振幅的增加而顯柱210個單元，1292個節(jié)點(diǎn)。流體域和固體域的網(wǎng)著增大。彈性管束換熱器和微翅散熱器的設(shè)計(jì)都能格通過不斷加密，試算后，使得數(shù)值計(jì)算結(jié)果不再隨夠有效地利用流體誘導(dǎo)振動的積極方面，其既能保著網(wǎng)格的加密而變化。以水為流動介質(zhì)，并設(shè)為常證換熱元件在一定范圍內(nèi)安全振動，同時又能在一物性。利用k一8湍流計(jì)算模型，其湍流動能方程及定程度上利用流體運(yùn)動所激發(fā)的自由振動來強(qiáng)化耗散率方程如下。傳熱。湍流動能方程：收稿
6、日期：2011—11—24；修訂日期：2012—01—25基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(973計(jì)劃)基金資助項(xiàng)目(2007CB206900)；山東大學(xué)自主創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目(31360070613218)作者簡介：宿艷彩(1978一)，女，山東濰坊人，山東大學(xué)博士研究生．·558·熱能動力工程2012拄囂j酲l轟間距×圖10串聯(lián)雙圓柱下游圓柱的振動頻率圖11串聯(lián)雙圓柱及叉排三圓柱流體誘導(dǎo)下隨間距的變化游圓柱側(cè)面平均換熱系數(shù)隨間距L的變化Fig．10Changeoftandembi—cylindervibrationFig．11Changeoftandembi-cylinderandfr
7、equenciesofthedownstreamcylinderstaggeredtri-·cylinderSUl~acearea·-averagedheatwiththespacing三exchangecoefficientofthedownstreamcylinderwiththespacingL2．3流體誘導(dǎo)串聯(lián)雙圓柱及叉排三圓柱振動換熱特性分析對圖6和圖9同工況下串聯(lián)雙圓柱及又排三圓3結(jié)論柱流體誘導(dǎo)振動換熱特性進(jìn)
