两类弹性传热管束管内流固耦合振动特性研究.pdf

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1、2014年第43卷石油矿场机械第10期第88页OILFIELDEQUIPMENT2014，43(10)：88—91文章编号：1001-3482(2014)10—0088—04两类弹性传热管束管内流固耦合振动特性研究马永恒，王宁，邱涛，聂永坤，王海，闫柯(1．渤海石油装备制造有限公司石油机械厂，河北任丘062552；2．西安交通大学机械工程学院，西安710049)摘要：弹性传热元件是由多根弯曲管束组成，通过连接体胀接后悬臂支撑，由于结构复杂，难以直接求解其管内流固耦合振动方程。建立了平面弹性管束和空间螺旋管束2类弹性管束的振动状态方程，对比分析了管内流速对2类弹性

2、管束振动特性的影响。在相同的管内流动条件下，空间螺旋管束的频率较低，其振动失稳的临界流速比平面弹性管束的小，但远大于弹性管束换热器在石化工程中的实际管程流速，保证了设备运行的可靠性。关键词：平面弹性管柬；空间螺旋管束；管内流固耦合；振动特性中图分类号：TE9文献标识码：Adoi：lO．3969／j．issn．1001—3482．2014．10．021ComparisonofTwoElasticTubeBundlesVibrationCharacteristicswithTubeSideFlow-StructureInteractionMAYong—heng，WA

3、NGNing，QIUTao，NIEYong—kun，WANGHal，YANKe(1．PetroleumMachineryFactory，BohaiEquipmentManufacturingCo．，Ltd．，Renqiu062552，China2．SchoolofMechanicalEngineering，Xi’anJiaotongUniversity，Xi’aM710049，China)Abstract：TheinvestigationofvibrationcharacteristicsofthetWOtubebundlesinconditionoftubes

4、idefluidflowismeaningfu1．BothofthetWOelastictubebundlesarecomposedwithseveralcur—vingpipes，whichareconnectedwiththerigidbody．Theelasticheattransferelementissupportedasacantilever．Itishardtodirectlysolvetheirvibrationequationsinconditionoftubesidefluidflow，duetotheircomplicatedstructu

5、res．Boththetwotubebundles’vibrationcharacteristicswerediscussedinthispaperviathefiniteelementmethod．Thetubevibrationequationswerefounded，andthevibrationfrequencieswereanalyzed．Theinfluenceoftubesidefluidflowonthevibrationcharacteristicswasalsoinvestigated．Theresultsshownthat，incondit

6、ionofequalshelldiameterandshellsideflowspeed，boththefrequenciesandthecriticalvelocityofvibrationbucklingofconicalspiraltubebundlearelower，whilethecriticalvelocityismuchlargerthanthenor—malflowspeedinrealworkcondition．Keywords：planarelastictubebundle；conica1spiraltubebundle；tube-sidef

7、low—structureinterac-tion；vibrationcharacteristic平面弹性管束和空间螺旋管束广泛应用于石油对其振动特性的研究至关重要，特别是在实际工作化工、火电及海洋工程领域。通过控制流体诱导振条件下，管束的振动与管内外流体流动相互耦合，对动实现强化传热及抑制污垢积累的目的，从而达到于管束振动失稳、振动参数的影响显著。文献[2—3]复合强化传热的效果Ⅲ。在弹性管束结构设计中，对平面弹性管束的固有振动、管外流固耦合振动等收稿日期：2014—04—25作者简介：马永恒(1984一)，男，吉林舒兰人，工程师，主要从事石油机械装备的加工制

8、造和研究工作，E—mai