隨著熔鹽蓄熱的大規(guī)模應(yīng)用,提高熔鹽蓄放熱效率具有至關(guān)重要的意義。流體誘導(dǎo)振動強(qiáng)化傳熱技術(shù)為強(qiáng)化液態(tài)熔鹽顯熱蓄熱的研究提供了新的思路。本文以熔鹽蓄熱過程為研究對象,采用數(shù)值模擬方法和實(shí)驗(yàn)研究方法,給出了能夠?qū)崿F(xiàn)流體誘導(dǎo)振動的雙螺旋管束元件結(jié)構(gòu),分析了其在熔鹽蓄熱過程中的振動、傳熱以及疲勞強(qiáng)度等特性。研究結(jié)果為螺旋管束振動元件在熔鹽蓄熱強(qiáng)化傳熱過程中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。主要研究工作總結(jié)如下:1.基于流體誘導(dǎo)振動理論,結(jié)合熔鹽蓄熱過程基本特性,提出了雙螺旋管束結(jié)構(gòu)和三螺旋管束結(jié)構(gòu)的振動元件。通過比較二者在不同流體誘導(dǎo)條件下的振動特性發(fā)現(xiàn),管內(nèi)施加脈動流誘導(dǎo)雙螺旋管束將產(chǎn)生較好的振動效果。2.采用有限元分析與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法對雙螺旋管束固有振動特性進(jìn)行分析,得到了管束的固有振動頻率和振型。采用雙向流固耦合的數(shù)值模擬方法,研究了脈動流參數(shù)、管外熔鹽流速和熔鹽溫度對于管束振動特性的影響規(guī)律。設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)方案,分析了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下雙螺旋管束的振動特性。3.建立了管束的單元振動模型,分析了振動強(qiáng)化傳熱的機(jī)理,得到了表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)隨管壁振幅、頻率以及振動方向的變化規(guī)律,并研究了不同熔鹽流速... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２熔鹽蓄熱系統(tǒng)??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??振動產(chǎn)生的能量通過自身彈性阻尼作用逐步耗散，從而避免了元件破壞。本課題??組成員在長期研宄過程中，給出了多種流體誘導(dǎo)振動強(qiáng)化傳熱結(jié)構(gòu)。本文基于以??上設(shè)計(jì)理念并參照熔鹽換熱器中常見的螺旋型結(jié)構(gòu)，提出了如圖２－１所示的螺旋??管束振動元件。??根據(jù)流體誘導(dǎo)管束振動的基本工作特點(diǎn)，本文提出了如下兩種螺旋型結(jié)構(gòu)管??束：雙螺旋結(jié)構(gòu)和三螺旋結(jié)構(gòu)。對應(yīng)的基本結(jié)構(gòu)特征可表述為：每排管束（如Ｉ、??ＩＩ、ＩＩＩ）由紫銅管并排形成空間螺旋分布，管束的之間的接口由具有一定質(zhì)量的不??銹鋼塊（Ｍ、Ｍｉ、Ｍ２）焊接而成。該振動元件的流體進(jìn)出口分別為最內(nèi)側(cè)和最外側(cè)??管束的一端Ａ和Ｂ，并且進(jìn)出口截面為約束端，不銹鋼連接塊一端為非約束端。??在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于流固耦合作用，管內(nèi)外流體流經(jīng)螺旋管束將誘導(dǎo)管束產(chǎn)??生振動。三螺旋結(jié)構(gòu)與雙螺旋結(jié)構(gòu)相比，主要區(qū)別在于：三螺旋結(jié)構(gòu)多出一個(gè)連??接塊非約束端，因而空間自由度較高，這將對流體誘導(dǎo)管束的振動特性產(chǎn)生較大??的影響。??導(dǎo)霉??（ａ）雙螺旋結(jié)構(gòu)?（ｂ）三螺旋結(jié)構(gòu)??圖２－１螺旋管束振動元件的基本結(jié)構(gòu)??２．３雙向流固耦合的數(shù)值模擬方法??本文采用ＡＮＳＹＳ進(jìn)行雙向流固顆合的計(jì)算，通過Ｆｌｕｉｄ?Ｈｏｗ模塊進(jìn)行流體??求解計(jì)算，Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ模塊進(jìn)行瞬態(tài)結(jié)構(gòu)分析，數(shù)據(jù)交換通過Ｓｙｓｔｅｍ??Ｃｏｕｐｌｉｎｇ模塊完成。圖２－２為ＡＮＳＹＳ雙向流固耦合分析系統(tǒng)圖。??１２??

Ｍｅｓｈ?＾?Ａ?、■?３?參?Ｇｅｏｍｅｔｒｙ?？?Ａ?ｊｌ?：?ｌｕｔｉｏｎ?Ａ??４麴?Ｓｅｔｕｐ?Ｖ?？?Ｍｏｄｅｌ?管?ｊ?Ｊ?／?Ｓｙｓｔｅｍ?Ｃｏｕｐｌｉｎｇ??５?｜ｇ）?Ｓｏｌｕｔｉｏｎ?＾?ｊ?＼?５?凝?Ｓｅｔｕｐ?Ｖ?／??６?（９?Ｒｅｓｕｌｔｓ?９?ｊ?＼?６?（§）?Ｓｏｌｕｔｉｏｎ?ｙ?Ａ?＼??Ｆｌｕｉｄ?Ｐｌｏｗ?（Ｆｌｕｅｎｔ）?＼?７?０?Ｒｅｓｕｌｔｓ?＾?Ａ?／??＼?Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?／??圖２－２?ＡＮＳＹＳ雙向流固耦合分析系統(tǒng)??２．３．１基本控制方程??雙向流固耦合計(jì)算涉及到流體域的求解，因而滿足流體的質(zhì)量守恒定律、??動量守恒定律、能量守恒定律：??連續(xù)性方程：??＃?＝?〇?（２－１）??ｄｘｉ??動量方程：??ｄｕｉ?ｄＰ?ｄ?（ｄｕｉ＼?１、??＋?（２－２）??能量方程：??Ｕｉ＾；＝ａ＾（￡）?（２－３）??式中：ｉ，）?＝?１，２，３；?ｐ為流體密度；Ｐ為壓強(qiáng)；ｍ為動力黏度；ａ為熱擴(kuò)散系數(shù)。??本次數(shù)值計(jì)算湍流模型選取標(biāo)準(zhǔn)／ｃ?－?￡ｐｓｉ／〇ｎ方程，其表達(dá)式如下：??ｆｃ方程：??Ｐ罟＋?ｐｕ／煢＝忐［（＂?＋告）巖］＋＂々（舞＋貨）（２＿４）??ｓ方程：??Ｐ吾仰喘＝４［（＂＋刼＋心々（舞＋?ｇ）＿Ｃ４?（２－５）??／ｃ方程和ｓ方程所包含的四個(gè)經(jīng)驗(yàn)常數(shù)Ｑ、Ｃ２、外、％是通過對某些特定湍流??過程進(jìn)行分析和測量來確定。??１３??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]平面彈性管束疲勞強(qiáng)度與強(qiáng)化換熱的數(shù)值分析[J]. 段德榮,葛培琪,畢文波,王安民.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2016(12)
[2]組合式相變材料最佳相變溫度的熱力學(xué)分析[J]. 胡芃,盧大杰,趙盼盼,陳則韶.  化工學(xué)報(bào). 2013(07)
[3]中高溫儲熱材料的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 葛志偉,葉鋒,Mathieu Lasfargues,楊軍,丁玉龍.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2012(02)
[4]使用泡沫銅增強(qiáng)相變材料換熱性能的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 唐小梅,于航.  建筑節(jié)能. 2012(03)
[5]Experimental study of viscosity characteristics of hightemperature heat transfer molten salts[J]. CHEN YongChang*,WU YuTing,REN Nan & MA ChongFang Key Laboratory of Enhanced Heat Transfer and Energy Conservation,Ministry of Education and Key Laboratory of Heat Transfer and Energy Conversion,Beijing Education Commission,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China.  Science China（Technological Sciences）. 2011(11)
[6]流體誘導(dǎo)新型彈性管束振動強(qiáng)化傳熱實(shí)驗(yàn)[J]. 田茂誠,姜波,冷學(xué)禮,程林.  山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2011(05)
[7]螺旋槽管內(nèi)流動換熱場協(xié)同分析[J]. 唐玉峰,田茂誠,冷學(xué)禮.  山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2011(02)
[8]強(qiáng)化傳熱技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 牛小飛,李志學(xué),徐永明.  廣州化工. 2009(09)
[9]Progress in electrical energy storage system:A critical review[J]. Thang Ngoc Cong.  Progress in Natural Science. 2009(03)
[10]等徑彎曲通道制備的超細(xì)晶銅的疲勞性能[J]. 王慶娟,徐長征,鄭茂盛,朱杰武,M．Buksa,L．Kunz.  金屬學(xué)報(bào). 2007(05)

博士論文
[1]彈性管束流體誘導(dǎo)振動強(qiáng)化換熱與疲勞強(qiáng)度研究[D]. 段德榮.山東大學(xué) 2017
[2]彈性管束換熱器殼程分布式脈動流誘導(dǎo)管束振動研究[D]. 季家東.山東大學(xué) 2016
[3]彈性管束流體誘導(dǎo)振動及換熱特性研究[D]. 宿艷彩.山東大學(xué) 2012
[4]振動強(qiáng)化傳熱機(jī)理分析及新型振動傳熱元件實(shí)驗(yàn)研究[D]. 姜波.山東大學(xué) 2010
[5]振動圓管外強(qiáng)化傳熱機(jī)理及污垢生長特性研究[D]. 冷學(xué)禮.山東大學(xué) 2007

碩士論文
[1]流體誘導(dǎo)振動的雙向熱流固耦合強(qiáng)化傳熱機(jī)理研究[D]. 李哲陽.南昌大學(xué) 2018
[2]管內(nèi)流體誘導(dǎo)錐螺旋彈性管束振動及換熱研究[D]. 王安民.山東大學(xué) 2017
[3]彈性管束換熱器管束的受力及應(yīng)力分析[D]. 董蓬萊.山東大學(xué) 2016
[4]多軸非比例載荷下金屬材料的疲勞壽命預(yù)測[D]. 陳志超.南京航空航天大學(xué) 2012



本文編號：2975190