0.5 0.5 150 图1.15管束内管表面上的压力分布系数 顺排管束第四排,2—顺排管束第一排, 3——错排管束第一排, 错排管束第四排 根据伯努利方程,有 +风 (1.15) 因此 由管束中压力分布系数P的定义(1.12)及公式(1.13),发现 P (T/d)2 (T/d (1.17) 而由伯努利方程,还可得出 Pp=o=Po+op2 (1.18) 代入式(1.17),得 T/d T/d-1 (1.19)
将上式代入式(1.16)中,便可得到流速与压力分布系数之间的关 系 U T/d U√1-P (1.20) 与流体横掠单管时相同,流体横掠管束产生的阻力亦由摩擦 力及压差力之和组成因而,束中管的流动阻力仍可由摩擦阻力系 数C和压差阻力系数C这两个参数来表征,摩擦阻力系数为 (1.21) 了72 压差阻力系数为 F (1.22) 2A 式中,Fx是压差力的纵向分量,A是垂直于流动方向的管横断面 积 在低Re值下,Cr和C的值为同一量级;随着Re的增加,Cr 变得远小于C例如,对于错排管束,Re=3×105时,C/C仅为 0.01.并且Re进一步增加时,C//C将变得更小 错排管束的Cw值高于顺排管束,但Re≥105之后,差值减小, 几乎不相上下图1.16表示了错排与顺排管束内深层管的压差阻 力系数随雷诺数的变化情况.从图中可以看出,从Re=102开始, 1.4 1.0 0.6 0.2 4 e 图1.162.0×2.0管束内深层管的压差阻力系数 1——错排管束,2-—顺排管束 15
C随Re的增加而下降,在Re=3×103-104区域有较稳定的值, 然后继续下降,在Re=105-10°区域再次呈现稳定的值 16 心却心
第二章流体诱发振动的基本机理 第一节漩涡脱落诱发振动 1.1引言 流体横掠圆管时,在其两侧的下游交替发生漩涡,形成周期性 漩涡尾流,致使圆管上的压力分布也呈周期性变化.圆管两侧的静 压不同,产生一个垂直于流动方向的升力,其大小与方向随漩涡的 脱落而不断变化.正是由于这种升力的交替变化,导致了圆管与流 体流动方向垂直的振动 同样,由于漩涡的脱落也使流动阻力发生交替性变化,从而导 致圆管在流体流动方向上的振动 通常,作用在圆管上的升力与阻力常用无因次的升力系数C 和阻力系数CD来表示: F (2.1) (2D F D (2.2) D 式中,F1作用在圆管上的升力,N; FD作用在圆管上的阻力,N; 流体的密度,kg/m U—来流速度,m/s D——圆管外径,m Cn和CD一般与雷诺数及圆管表面状况有关.通常,升力系数 CL要比阻力系数CD大得多. 1-……-·…·,“…“;,,#…,M 飞“bw超·
t=0.903s P-P 1/2pU2 t=0.935s t=0.968s P-P 1/2oU2 t=1.000s P-P 1/2p 图2.1Re=1.12×105时,大约个漩涡脱落循 环中的压力分布和作用于圆管上力的变化 18