作者：葛培琪
页数：199
出版社：机械工业出版社
出版日期：2021
ISBN：9787111691419
电子书格式：pdf/epub/txt
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。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。
本书特色
利用流体诱导和控制弹性管束振动，实现无源振动强化换热，助力我国换热器的研究以及节能减排
目录
前言
第1章弹性管束固有特性1
11流体诱导振动机理1
111漩涡脱落1
112湍流抖振2
113流体弹性激振3
12弹性管束传热元件3
121平面弹性管束3
122锥螺旋弹性管束4
13平面弹性管束固有特性数值计算6
131几何模型及参数6
132管束固有振动频率7
133管束振型7
134结构参数影响11
14平面弹性管束固有特性试验12
141试验模态辨识原理12
142锤击法试验测试系统12
143激励点与响应点布置14
144参数设置与数据处理14
145试验结果校验15
146试验结果分析16
15锥螺旋弹性管束固有特性理论分析17
151模态综合法求解管束固有频率17
152计算结果验证19
153结构参数影响20
154多排锥螺旋管束固有特性分析22
16锥螺旋弹性管束固有特性试验25
161锤击法试验测试系统25
162激励点与响应点布置25
163参数设置及数据处理27
164试验结果校验27
165试验结果分析29
166两种弹性管束固有特性对比34
17小结36
参考文献36
第2章换热器内流场分析37
21数值计算方法37
211基本控制方程37
212流体诱导振动的计算流程及验证39
22网格划分及处理42
221弹性管束结构域网格划分42
222管程流体域网格划分42
223平面弹性管束壳程流体域网格划分43
224锥螺旋弹性管束壳程流体域网格划分47
225分布式脉动流换热器壳程网格域网格划分47
23边界条件设置51
231管程流体诱导振动51
232壳程流体诱导振动51
233时间及参数设置52
24振动强化换热数据处理53
241强化换热评价准则53
242场协同理论55
25平面弹性管束管程流场分析56
251管程内流体流动56
252管程内二次流分布56
26平面弹性管束壳程流场分析60
261单排刚性管束壳程流场速度云图60
262多排刚性管束壳程流场温度场分布61
263弹性管束壳程温度场及速度矢量分布62
264弹性管束壳程流场的场协同定性分析63
27锥螺旋管束管内流动分析64
271管截面主流分析64
272管截面二次流动分析65
273管截面流体温度分布66
28小结69
参考文献69
第3章弹性管束流体诱导振动71
31平面弹性管束流体诱导振动数值计算71
311流速对振动响应的影响71
312管排间距对振动响应的影响73
313管排数对振动响应的影响74
32平面弹性管束流体诱导振动试验76
321试验装置及系统76
322换热器壳体振动测试77
323弹性管束流体诱导振动响应78
33锥螺旋管束流体诱导振动理论分析80
331计算模型80
332计算过程81
333计算结果分析83
34锥螺旋管束流体诱导振动试验83
341固有模态测试与分析84
342管束流体诱导振动测试86
35锥螺旋管束管程流体诱导振动理论分析92
351管束有限单元划分与坐标变换92
352管束单元矩阵与总体矩阵95
353管束固有频率的计算验证98
354管程静止时的固有频率验证99
355管程流动对固有频率的影响100
36两种弹性管束管程流体诱导振动特性对比102
361平面弹性管束管程流固耦合理论计算102
362两种弹性管束管程耦合特性比较104
37小结105
参考文献106
第4章弹性管束流体诱导振动强化换热107
41流体诱导振动强化换热场协同分析107
411弹性管束的振动轨迹107
412场协同的定量分析108
413努塞尔数及场协同分析110
42流体诱导振动强化换热性能分析112
421弹性管束管外圆周振动强化换热分析113
422弹性管束管外局部振动强化换热分析114
423单根弹性管束振动强化换热分析115
424流体诱导振动强化换热的综合换热性能116
43结构参数对流体诱导振动强化换热的影响118
431管壁厚度对振动强化换热的影响118
432管间距对振动强化换热的影响119
433管排距对振动强化换热的影响121
434流体诱导弹性管束振动强化换热关系式122
44锥螺旋弹性管束传热特性分析125
441数值分析模型及参数修正125
442数值分析结果的验证126
443管束截面形状对其传热性能的影响127
444管束螺距对其传热性能的影响129
445管束锥度对其传热性能的影响130
446管束传热关联式的拟合131
45锥螺旋弹性管束传热特性场协同分析132
451计算结果验证133
452计算结果分析133
46两种弹性管束的传热与阻力性能对比136
47小结138
参考文献139
第5章分布式脉动流诱导弹性管束振动强化换热141
51脉动流及其发生装置141
511脉动流的形成141
512脉动流在弹性管束换热器中的应用142
52脉动流的形成分析144
521扰流体的选取144
522分支管流道结构分析148
53分布式脉动流发生装置155
531分布式脉动流发生装置设计155
532各分支管脉动流分析157
533分布式脉动流发生装置的设计原则163
54分布式脉动流对弹性管束振动响应的影响164
541流体诱导振动测试试验台搭建164
542换热器壳体振动测试165
543壳程流场诱导弹性管束振动测试165
544分布式脉动流诱导弹性管束振动测试168
55分布式脉动流对锥螺旋弹性管束振动响应的影响172
551振动测试的基本参数172
552换热器壳体及支架的振动测试173
553耦合流场诱导锥螺旋弹性管束振动测试174
56分布式脉动流对弹性管束振动强化换热的影响175
561弹性管束振动强化换热分析175
562弹性管束换热系数及综合换热性能178
57小结181
参考文献181第6章弹性管束振动疲劳强度183
61弹性管束的受力分析183
62多轴疲劳强度分析185
63弹性管束疲劳强度分析188
631管壁厚度对弹性管束疲劳强度的影响188
632管间距对弹性管束疲劳强度的影响190
633弹性管束振动强化换热与疲劳强度综合分析191
64分布式脉动流诱导弹性管束振动疲劳强度195
65锥螺旋管束应力分布196
651锥螺旋管束应力分析196
652两种弹性管束的应力强度对比198
66小结198
参考文献199
第1章弹性管束固有特性1
11流体诱导振动机理1
111漩涡脱落1
112湍流抖振2
113流体弹性激振3
12弹性管束传热元件3
121平面弹性管束3
122锥螺旋弹性管束4
13平面弹性管束固有特性数值计算6
131几何模型及参数6
132管束固有振动频率7
133管束振型7
134结构参数影响11
14平面弹性管束固有特性试验12
141试验模态辨识原理12
142锤击法试验测试系统12
143激励点与响应点布置14
144参数设置与数据处理14
145试验结果校验15
146试验结果分析16
15锥螺旋弹性管束固有特性理论分析17
151模态综合法求解管束固有频率17
152计算结果验证19
153结构参数影响20
154多排锥螺旋管束固有特性分析22
16锥螺旋弹性管束固有特性试验25
161锤击法试验测试系统25
162激励点与响应点布置25
163参数设置及数据处理27
164试验结果校验27
165试验结果分析29
166两种弹性管束固有特性对比34
17小结36
参考文献36
第2章换热器内流场分析37
21数值计算方法37
211基本控制方程37
212流体诱导振动的计算流程及验证39
22网格划分及处理42
221弹性管束结构域网格划分42
222管程流体域网格划分42
223平面弹性管束壳程流体域网格划分43
224锥螺旋弹性管束壳程流体域网格划分47
225分布式脉动流换热器壳程网格域网格划分47
23边界条件设置51
231管程流体诱导振动51
232壳程流体诱导振动51
233时间及参数设置52
24振动强化换热数据处理53
241强化换热评价准则53
242场协同理论55
25平面弹性管束管程流场分析56
251管程内流体流动56
252管程内二次流分布56
26平面弹性管束壳程流场分析60
261单排刚性管束壳程流场速度云图60
262多排刚性管束壳程流场温度场分布61
263弹性管束壳程温度场及速度矢量分布62
264弹性管束壳程流场的场协同定性分析63
27锥螺旋管束管内流动分析64
271管截面主流分析64
272管截面二次流动分析65
273管截面流体温度分布66
28小结69
参考文献69
第3章弹性管束流体诱导振动71
31平面弹性管束流体诱导振动数值计算71
311流速对振动响应的影响71
312管排间距对振动响应的影响73
313管排数对振动响应的影响74
32平面弹性管束流体诱导振动试验76
321试验装置及系统76
322换热器壳体振动测试77
323弹性管束流体诱导振动响应78
33锥螺旋管束流体诱导振动理论分析80
331计算模型80
332计算过程81
333计算结果分析83
34锥螺旋管束流体诱导振动试验83
341固有模态测试与分析84
342管束流体诱导振动测试86
35锥螺旋管束管程流体诱导振动理论分析92
351管束有限单元划分与坐标变换92
352管束单元矩阵与总体矩阵95
353管束固有频率的计算验证98
354管程静止时的固有频率验证99
355管程流动对固有频率的影响100
36两种弹性管束管程流体诱导振动特性对比102
361平面弹性管束管程流固耦合理论计算102
362两种弹性管束管程耦合特性比较104
37小结105
参考文献106
第4章弹性管束流体诱导振动强化换热107
41流体诱导振动强化换热场协同分析107
411弹性管束的振动轨迹107
412场协同的定量分析108
413努塞尔数及场协同分析110
42流体诱导振动强化换热性能分析112
421弹性管束管外圆周振动强化换热分析113
422弹性管束管外局部振动强化换热分析114
423单根弹性管束振动强化换热分析115
424流体诱导振动强化换热的综合换热性能116
43结构参数对流体诱导振动强化换热的影响118
431管壁厚度对振动强化换热的影响118
432管间距对振动强化换热的影响119
433管排距对振动强化换热的影响121
434流体诱导弹性管束振动强化换热关系式122
44锥螺旋弹性管束传热特性分析125
441数值分析模型及参数修正125
442数值分析结果的验证126
443管束截面形状对其传热性能的影响127
444管束螺距对其传热性能的影响129
445管束锥度对其传热性能的影响130
446管束传热关联式的拟合131
45锥螺旋弹性管束传热特性场协同分析132
451计算结果验证133
452计算结果分析133
46两种弹性管束的传热与阻力性能对比136
47小结138
参考文献139
第5章分布式脉动流诱导弹性管束振动强化换热141
51脉动流及其发生装置141
511脉动流的形成141
512脉动流在弹性管束换热器中的应用142
52脉动流的形成分析144
521扰流体的选取144
522分支管流道结构分析148
53分布式脉动流发生装置155
531分布式脉动流发生装置设计155
532各分支管脉动流分析157
533分布式脉动流发生装置的设计原则163
54分布式脉动流对弹性管束振动响应的影响164
541流体诱导振动测试试验台搭建164
542换热器壳体振动测试165
543壳程流场诱导弹性管束振动测试165
544分布式脉动流诱导弹性管束振动测试168
55分布式脉动流对锥螺旋弹性管束振动响应的影响172
551振动测试的基本参数172
552换热器壳体及支架的振动测试173
553耦合流场诱导锥螺旋弹性管束振动测试174
56分布式脉动流对弹性管束振动强化换热的影响175
561弹性管束振动强化换热分析175
562弹性管束换热系数及综合换热性能178
57小结181
参考文献181第6章弹性管束振动疲劳强度183
61弹性管束的受力分析183
62多轴疲劳强度分析185
63弹性管束疲劳强度分析188
631管壁厚度对弹性管束疲劳强度的影响188
632管间距对弹性管束疲劳强度的影响190
633弹性管束振动强化换热与疲劳强度综合分析191
64分布式脉动流诱导弹性管束振动疲劳强度195
65锥螺旋管束应力分布196
651锥螺旋管束应力分析196
652两种弹性管束的应力强度对比198
66小结198
参考文献199
