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弹性管束强化换热及脉动流诱导的研究成果概括。
内容简介
换热器作为热量交换的基本设备，被广泛应用于电力、交通、石油、冶金、核电、空调制冷等工程领域，提高换热器的换热效率对能源的有效利用和节能减排具有重要意义。本书针对弹性管束振动强化换热与疲劳寿命相矛盾的问题，系统论述了弹性管束的固有特性、流体诱导振动及强化换热间的内在联系，介绍了分布式脉动流发生装置，该装置主动诱发和控制弹性管束均匀振动并实现强化换热。本书汇集了作者多年的研究成果，共分为6章。第1章介绍了弹性管束固有特性，第2章分析了换热器内的流场特性，第3章分析了弹性管束的流体诱导振动，第4章介绍了弹性管束流体诱导振动强化换热，第5章介绍了分布式脉动流诱导弹性管束振动强化换热，第6章介绍了弹性管束振动的疲劳强度。本书可供机械、能源、动力、航空航天、化工、石油、冶金、电子等领域的科技人员参考，也可作为大专院校流体诱导振动相关专业师生的参考书。
章节目录
版权信息
前言
第1章弹性管束固有特性
1.1 流体诱导振动机理
1.1.1 漩涡脱落
1.1.2 湍流抖振
1.1.3 流体弹性激振
1.2 弹性管束传热元件
1.2.1 平面弹性管束
1.2.2 锥螺旋弹性管束
1.3 平面弹性管束固有特性数值计算
1.3.1 几何模型及参数
1.3.2 管束固有振动频率
1.3.3 管束振型
1.3.4 结构参数影响
1.4 平面弹性管束固有特性试验
1.4.1 试验模态辨识原理
1.4.2 锤击法试验测试系统
1.4.3 激励点与响应点布置
1.4.4 参数设置与数据处理
1.4.5 试验结果校验
1.4.6 试验结果分析
1.5 锥螺旋弹性管束固有特性理论分析
1.5.1 模态综合法求解管束固有频率
1.5.2 计算结果验证
1.5.3 结构参数影响
1.5.4 多排锥螺旋管束固有特性分析
1.6 锥螺旋弹性管束固有特性试验
1.6.1 锤击法试验测试系统
1.6.2 激励点与响应点布置
1.6.3 参数设置及数据处理
1.6.4 试验结果校验
1.6.5 试验结果分析
1.6.6 两种弹性管束固有特性对比
1.7 小结
参考文献
第2章换热器内流场分析
2.1 数值计算方法
2.1.1 基本控制方程
2.1.2 流体诱导振动的计算流程及验证
2.2 网格划分及处理
2.2.1 弹性管束结构域网格划分
2.2.2 管程流体域网格划分
2.2.3 平面弹性管束壳程流体域网格划分
2.2.4 锥螺旋弹性管束壳程流体域网格划分
2.2.5 分布式脉动流换热器壳程网格域网格划分
2.3 边界条件设置
2.3.1 管程流体诱导振动
2.3.2 壳程流体诱导振动
2.3.3 时间及参数设置
2.4 振动强化换热数据处理
2.4.1 强化换热评价准则
2.4.2 场协同理论
2.5 平面弹性管束管程流场分析
2.5.1 管程内流体流动
2.5.2 管程内二次流分布
2.6 平面弹性管束壳程流场分析
2.6.1 单排刚性管束壳程流场速度云图
2.6.2 多排刚性管束壳程流场温度场分布
2.6.3 弹性管束壳程温度场及速度矢量分布
2.6.4 弹性管束壳程流场的场协同定性分析
2.7 锥螺旋管束管内流动分析
2.7.1 管截面主流分析
2.7.2 管截面二次流动分析
2.7.3 管截面流体温度分布
2.8 小结
参考文献
第3章弹性管束流体诱导振动
3.1 平面弹性管束流体诱导振动数值计算
3.1.1 流速对振动响应的影响
3.1.2 管排间距对振动响应的影响
3.1.3 管排数对振动响应的影响
3.2 平面弹性管束流体诱导振动试验
3.2.1 试验装置及系统
3.2.2 换热器壳体振动测试
3.2.3 弹性管束流体诱导振动响应
3.3 锥螺旋管束流体诱导振动理论分析
3.3.1 计算模型
3.3.2 计算过程
3.3.3 计算结果分析
3.4 锥螺旋管束流体诱导振动试验
3.4.1 固有模态测试与分析
3.4.2 管束流体诱导振动测试
3.5 锥螺旋管束管程流体诱导振动理论分析
3.5.1 管束有限单元划分与坐标变换
3.5.2 管束单元矩阵与总体矩阵
3.5.3 管束固有频率的计算验证
3.5.4 管程静止时的固有频率验证
3.5.5 管程流动对固有频率的影响
3.6 两种弹性管束管程流体诱导振动特性对比
3.6.1 平面弹性管束管程流固耦合理论计算
3.6.2 两种弹性管束管程耦合特性比较
3.7 小结
参考文献
第4章弹性管束流体诱导振动强化换热
4.1 流体诱导振动强化换热场协同分析
4.1.1 弹性管束的振动轨迹
4.1.2 场协同的定量分析
4.1.3 努塞尔数及场协同分析
4.2 流体诱导振动强化换热性能分析
4.2.1 弹性管束管外圆周振动强化换热分析
4.2.2 弹性管束管外局部振动强化换热分析
4.2.3 单根弹性管束振动强化换热分析
4.2.4 流体诱导振动强化换热的综合换热性能
4.3 结构参数对流体诱导振动强化换热的影响
4.3.1 管壁厚度对振动强化换热的影响
4.3.2 管间距对振动强化换热的影响
4.3.3 管排距对振动强化换热的影响
4.3.4 流体诱导弹性管束振动强化换热关系式
4.4 锥螺旋弹性管束传热特性分析
4.4.1 数值分析模型及参数修正
4.4.2 数值分析结果验证
4.4.3 管束截面形状对其传热性能的影响
4.4.4 管束螺距对其传热性能的影响
4.4.5 管束锥度对其传热性能的影响
4.4.6 管束传热关联式的拟合
4.5 锥螺旋弹性管束传热特性场协同分析
4.5.1 计算结果验证
4.5.2 计算结果分析
4.6 两种弹性管束的传热与阻力性能对比
4.7 小结
参考文献
第5章分布式脉动流诱导弹性管束振动强化换热
5.1 脉动流及其发生装置
5.1.1 脉动流的形成
5.1.2 脉动流在弹性管束换热器中的应用
5.2 脉动流的形成分析
5.2.1 扰流体的选取
5.2.2 分支管流道结构分析
5.3 分布式脉动流发生装置
5.3.1 分布式脉动流发生装置设计
5.3.2 各分支管脉动流分析
5.3.3 分布式脉动流发生装置的设计原则
5.4 分布式脉动流对弹性管束振动响应的影响
5.4.1 流体诱导振动测试试验台搭建
5.4.2 换热器壳体振动测试
5.4.3 壳程流场诱导弹性管束振动测试
5.4.4 分布式脉动流诱导弹性管束振动测试
5.5 分布式脉动流对锥螺旋弹性管束振动响应的影响
5.5.1 振动测试的基本参数
5.5.2 换热器壳体及支架的振动测试
5.5.3 耦合流场诱导锥螺旋弹性管束振动测试
5.6 分布式脉动流对弹性管束振动强化换热的影响
5.6.1 弹性管束振动强化换热分析
5.6.2 弹性管束换热系数及综合换热性能
5.7 小结
参考文献
第6章弹性管束振动疲劳强度
6.1 弹性管束的受力分析
6.2 多轴疲劳强度分析
6.3 弹性管束疲劳强度分析
6.3.1 管壁厚度对弹性管束疲劳强度的影响
6.3.2 管间距对弹性管束疲劳强度的影响
6.3.3 弹性管束振动强化换热与疲劳强度综合分析
6.4 分布式脉动流诱导弹性管束振动疲劳强度
6.5 锥螺旋管束应力分布
6.5.1 锥螺旋管束应力分析
6.5.2 两种弹性管束的应力强度对比
6.6 小结
参考文献
流体诱导振动强化换热是2022年由机械工业出版社出版,作者葛培琪。
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