环空轴向流体与圆柱界面多场耦合特性

摘要

化工过程机械中,套管换热器存在环空轴向流与换热管圆柱结构的多场耦合问题.结合有限元法和有限体积法,研究了环空轴向流与圆柱多物理场耦合的动态响应特性.选取激振力、激振力频率、环空流体流速、密度、黏度为影响参数,研究了这些参数对圆柱位移、速度、加速度、衰减频率、振幅减缩率、热量、温度、传热系数的动态响应.结果表明:激振力及频率对圆柱位移、速度、加速度、热量、温度、传热系数影响较大,而对衰减频率、振幅减缩率影响较小,分别保持在80 Hz和1.22左右;环空流体流速、密度、黏度对热量、温度、传热系数响应值影响较大,其中环空流体密度对衰减频率影响也较大,当密度增加10倍时,衰减频率从98.2 Hz减小到80.1 Hz.