管壳式换热器优化的遗传算法及变量分析

基于强制对流的计算公式、贝尔-台华法分别计算了管壳式换热器管程、壳程的传热系数及压降,并引入遗传基因算法建立数学模型,以传热有效度为目标函数,对换热器进行优化设计.研究表明,管束按30°排布的传热有效度最高,总费用也最高;90°排布的传热有效度次之,所需总费用最低,45°排布的传热有效度最低,但总费用高于90°排布.增加管径使传热有效度增大,总费用减小;增加管心距使传热有效度先增大后减小,总费用降低;增加管长使传热有效度增大,总费用增大;增加管数使传热有效度增大,总费用先减小后增大;增加折流板切割率、折流板间距使传热有效度减小,总费用降低.     

基于VB6.0的套管式换热器辅助程序设计

以Microsoft Visual Basic 6.0为工具,进行套管式换热器计算机辅助程序设计,可快速、精确地计算换热器的各种参数,包括换热量、换热系数、压降、换热管数目和换热管结构尺寸,减少了换热器设计计算时间.在计算结果的基础上,调用Auto CAD Application进行自动绘图.,缩短换热器设计周期,提高设计人员工作效率.     

船用螺旋隔板换热器的实验与数值模拟

以螺旋隔板换热器作船用润滑油冷却器,冷却水和润滑油分别在管程和壳程呈逆流流动,对船用螺旋隔板三维翅片管换热器的传热与压降性能进行了实验研究,结果表明在壳程雷诺数相同条件下,三维翅片管的壳程努塞尔特准数是光滑管的2.1~2.8倍,而压降约为光滑管的2.2倍.同时,利用Fluent6.3软件对船用螺旋隔板三维翅片管和光滑管换热器的传热与压降性能进行数值模拟,结果表明螺旋流条件下三维翅片管与光滑管相比,具有更大的强化对流传热作用.对于船用螺旋隔板三维翅片管换热器,壳程努塞尔特准数和压降的数值模拟结果与实验计算值吻合良好,最大偏差分别为6.6%和10%.     

涡产生器强化圆管管片式换热器传热数值分析

涡产生器式管片式换热器有着不同于传统管片式换热器的强化传热机理,其结构简单,强化传热效果明显.用数值方法分析了涡产生器式圆管管片式换热板芯单个圆管翅片区域内的传热与阻力性能.计算结构根据某实际换热器结构放大确定,计算时选取Re范围为100～30 000.分析了平直翅片与涡产生器翅片传热单元局部及平均传热特性.单根圆管翅片单元有两个低换热区,涡产生器可增强圆管尾部的换热.两种换热板芯的传热能力均虽Re的增加而提高,在中等Re范围内,涡产生器可使传热有较大提高,而阻力增加较小.     

转动圆柱对封闭腔内混合对流换热的影响研究

为研究转动部件对受限空间内对流换热的影响,数值分析了二维封闭方腔内转动圆柱引起的混合对流换热,对比了圆柱转动方向对流场、温度场和换热的影响.结果表明,随着理查森数Ri的增大,方腔内的流动逐渐由强制对流占主导地位向混合对流以及自然对流占主导地位过渡.Re=150,圆柱逆时针转动时平均Nu随Ri增大而增大,而圆柱顺时针转动时平均Nu随Ri增大先减小后增加;Ri=0.1及Ri=1时,圆柱逆时针转动时的局部Nu峰值高于顺时针转动,且最大相差分别为1.89%和19.33%.Gr=5×10~4,圆柱逆时针转动时的平均Nu随Ri增大而减小,而顺时针转动时的平均Nu随Ri增大也呈现先减小后增加的趋势;Ri=0.1及Ri=1时,圆柱逆时针转动与顺时针转动时的局部Nu峰值间最大相差分别为3.96%和26.17%.在Ri=2时,Nu具有最小值且圆柱转动方向对方腔内Nu的影响最大,对于固定Re和Gr两种情况下,圆柱逆时针转动时平均Nu比顺时针转动时分别提高约91.9%和93.6%.     

扭曲方管传热性能的数值模拟分析

运用数值分析的方法,对层流条件下等壁温的扭曲方管的传热性能进行研究,并与直方管的结果进行对比.主要针对Re=300～1 600,扭率Tr=5～20这一过程的扭曲方管的传热性能进行了分析.计算结果表明:在相同的Tr下,管内空气通道的Nu 随着Re的增大而增加,摩擦因子f随着Re的增大而减小;在相同的Re下,管内空气通道的Nu和f随着Tr的增大而减小,Re越大,减小的趋势越明显.扭曲方管在不同Tr的情况下均有强化传热指标η>1,从而说明由于二次流的存在,扭曲方管具有强化传热效果.     

基于ABAQUS的深海采矿扬矿管纵向振动性能

为了研究复杂阶梯状扬矿管在采矿船升沉运动和海流作用下的纵向振动特性，利用连续弹性杆振动理论，对5 000 m长扬矿管纵向振动性能进行分析. 首先，根据达朗贝尔原理建立扬矿管纵向振动数学模型，采用分离变量法推导管道固有频率方程；然后，进行振型的质量归一化处理；最后，利用ABAQUS软件建立扬矿管有限元模型，对管道的纵向动态响应进行研究. 研究结果表明:扬矿管的一阶纵向共振频率处于矿区海浪能量集中的频带内，随着中间矿仓质量的增加扬矿管固有频率减小，中间矿仓质量对高阶固有频率的影响更加明显；随着海浪频率的增加，纵向振幅、轴向力和轴向应力先增大后减小，并在一阶固有频率时达到峰值，其峰值分别发生在扬矿管5 000、0、1 000 m处；随着采矿船升沉幅值的增加，扬矿管的动态响应逐渐增大，当升沉幅值大于1.5 m时，扬矿管动态响应的增长速度变缓；扬矿管发生一阶纵向共振时，振动位移和轴向力先增大后作等幅稳态振荡；随着海水深度的增加，沿管长方向的振动幅值逐渐增大，振动平衡位置发生下移，振动响应时间发生延迟，同时轴向力和轴向应力逐渐减小，且轴向应力在每两级阶梯管间急剧变大.      

泡沫金属换热器压降与换热特性的实验研究

为研究泡沫金属应用于换热器的压降与换热特性,建立了一整套用于测试泡沫金属换热器的实验系统.实验结果表明孔密度为20PPI、孔隙率为90%的泡沫铜应用于换热器时换热性能有了很大的提高,在相同入口温度条件下温降约为光管时的3～4倍,同时压降也有一定程度的增加.分析了泡沫金属换热器产生压降及换热性能提高的主要原因.     

传力杆材料属性对水泥混凝土路面传荷的影响研究

针对现有水泥混凝土路面常见的破坏形式,通过设置传力杆的水泥混凝土路面结构模型,研究传力杆弹性模量、传力杆横截面半径、传力杆长度对受荷板侧竖向位移、未受荷板侧竖向位移、传荷挠度系数的影响,得出以下结论:随着传力杆横截面半径、弹模、长度增加,受荷板竖向位移逐渐增大,影响最大的是传力杆半径,弹模和长度对其影响极小;未受荷板侧,竖向位移逐渐增加,但随着长度增加,未受荷板竖向位移逐渐减小;从传荷挠度系数上看,随着横截面半径、弹模的增加,传荷挠度系数逐渐增加,表明传荷能力逐渐增强,随着长度的增加,传荷挠度系数逐渐降低;随着长度增加,未受荷板位移及传荷系数皆降低,通过分析造成这样的原因会引起其他形式的破坏。     

发动机排气热能回收装置壳程侧流场的数值模拟分析

应用FLUENT软件对排气热能热交换器壳程侧流场进行数值模拟,采用GAMBIT网格生成技术建立物理模型,在FLUENT中采用合适的计算模型、差分格式及边界条件,对计算结果进行后处理分析.计算结果表明：排气在壳程的入口速度越大,对管程冲刷越强烈,排气的湍流度也越大,换热效果也就越好;压差随着排气速度的增加而增加,流速越大排气温差越小,换热效果越好.     

变截面压杆的临界荷载计算

变截面杆件的临界载荷问题,其平衡方程为变系数微分方程,只有少部分的情况可以得到其解析解,采用改进的WBK法,计算了若干变截面压杆的临界荷载,并与有限差分法进行了对比,证实了其可靠性.     

带撑拉杆的摊铺机熨平装置动力学分析

通过有限元软件ANSYS分析了带撑拉杆的熨平板在振动装置和振捣装置共同作用下的结构动力学响应。仿真结果表明,熨平板垂向撑拉杆能够有效提高熨平板垂向刚度,当改变撑拉杆作用位置后,熨平板垂向变形减小,横向振幅变得均匀。     

柴油机主副连杆机构动力分析

认为主、副连杆是两个独立运动的刚体,它们通过关节销连接起来.通过坐标转换关系,研究主副连杆机构平面运动规律,导出了主副活塞运动的速度、加速度以及主、副连杆平动、摆动的加速度、角加速度.基于刚体平面运动理论,对V型柴油机主副连杆机构进行动力学分析,给出了计算公式,便于编程计算.     

柴油机主副连杆机构动力分析

认为主、副连杆是两个独立运动的刚体，它们通过关节销连接起来．通过坐标转换关系，研究主副连杆机构平面运动规律，导出了主副活塞运动的速度、加速度以及主、副连杆不动、摆动的加速度、角加速度．基于刚体平面运动理论，对V型柴油机主副连杆机构进行动力学分新，给出了计算公式，便于编程计算。     

高速列车受电弓杆件减阻降噪研究分析

高速列车受电弓是列车高速运行时气动阻力和气动噪声的主要来源之一。为探索受电弓杆件的减阻降噪方法,基于仿生学思想将高速列车受电弓光滑表面设计成螺纹型非光滑结构,同时研究在螺距和螺纹直径参数下对气动阻力和气动噪声的影响。选取高速列车受电弓杆件的典型尺寸建立流体仿真分析模型,采用非结构化混合网格,利用Standard k-ε湍流模型及宽频噪声模型,通过数值方法计算流场的分布特征和气动噪声大小。计算结果表明:螺纹型非光滑结构能更好地影响圆柱体尾涡区的形成,是有效降低高速列车受电弓杆件气动阻力和气动噪声的关键。为了进一步探究螺纹型非光滑结构杆件对高速列车受电弓减阻降噪的影响,设计了凹槽螺纹型和凸陷螺纹型两种不同结构杆件,分别在不同的螺距和螺纹直径参数下进行流场计算结果分析。结果表明,在350 km/h的风速下,螺距和螺纹直径参数一定时,凸陷螺纹型杆件的减阻降噪效果要优于凹槽螺纹型结构;其中,螺距PPD=60 mm,螺纹直径d=1 mm的凹槽螺纹型杆件具有最优减阻降噪效果,单个杆件的减阻率达3%;而对于凹槽螺纹型杆件类型,螺距PPD一定时,d/D的比值在0.017～0.067范围内,随着螺纹直径d的增大气动阻力和气动噪声均升高,当d/D数值超过0.067之后有显著降低气动阻力和气动噪声的趋势。     

加固后并行钢板梁桥横向振动对平联杆件应力的影响

实测资料表明,上下行并行的钢板梁桥在采用“两桥连接”加固以后,平联杆件的弯曲变形和断裂现象急剧增多。为了分析产生这一问题的原因,采用ANSYS分析软件对40 m上承式钢板梁建立了有限元模型,就横向振动与钢板梁在采用“两桥连接”加固以后平联杆件急剧出现的弯曲变形现象之间的关联性进行分析,计算出了加固前后平联杆件在不同横向振幅下的应力变化情况,分析得出“横向连接”加固是引起平联杆件大量出现弯曲变形现象的主要原因。     

大学生结构设计竞赛基本杆件力学性能试验研究

为探讨大学生结构设计竞赛模型制作中常用单层竹皮受拉构件和竹皮空心杆的基本力学性能,用0.2 mm、0.35 mm、0.5 mm竹皮制作了108个长度为200 mm的拉条,72个长度为100 mm不同边长和侧棱包角处理的单层空心杆试件,应用电子拉压试验机测试了其极限承载力,并分析了其破坏形式、荷质比和应力。试验结果表明:0.35 mm竹皮在表面涂胶后用作拉条构件,强度可达60 MPa;用0.35 mm和0.5 mm单层竹皮结构制作空心杆需在四角进行包角处理,但缺点是会增加质量,降低荷质比。     

大跨度提篮拱桥吊杆索力的测试技术研究

大跨度提篮拱桥的吊杆索力测试结果的正确与否直接关系到桥梁状态的合理确定。对目前吊杆索力测量的几种方法进行简单介绍与分析,并对本桥所采用的频率测量法的原理、测试方法进行了重点阐述和分析,对影响测量精度的要素——索长进行了修正,以保证索力测试的精度,能够为今后桥梁施工和监控提供更有价值的参考数据。     

顶锻热变形对高强钢筋闪光焊接头HAZ组织及性能的影响

本文研究了顶锻热变形对高强钢筋闪光焊接头HAz组织及性能的影响。实验发现闪 光焊接头中有一个肉眼可见的过渡区。若HAZ中1250~1100℃区域越宽,顶锻热变 形越充分,过渡区亦越宽。该区晶粒大小极不均匀,脆断亦常在该区发生。      

横向振动对钢板梁桥联结杆件疲劳应力的影响

列车过桥引起上承式钢板梁桥的横向振动，使上平纵联出现疲劳断裂。分析了杆件疲劳裂纹的形成，应用钢桥疲劳设计理论对其疲劳强度进行检算，确定了疲劳断裂的根本原因。