论文摘要
机械自动振打除灰设备因有效解决了煤气化炉积灰、结渣问题而得到了广泛的推广和应用。深入揭示机械振打除灰机理,全面探讨振打设备的布局和振打力对结构响应的影响有利于该技术的进一步发展。本文以气化炉水冷壁及其内部声场为研究对象,通过有限单元法,分析了气化炉水冷壁结构、内部刚性壁声场的固有模态;考虑到内部声场对水冷壁结构固有模态的影响,进一步分析了声固耦合系统的固有模态。对最大振型部位进行了谐响应分析,获得了耦合系统的共振频率。分析结果表明:为激起最大的结构振动和内部声压,应在1/2高度均匀安装八个机械振打器,且45°、135°、225°、315°方向和0°、90°、180°、270°方向的激振时间差为0.037（2n-1）/2（n=1,2,3…）秒;在1/4和3/4高度上分别均匀安装六个机械振打器,且30°、150°、270°和90°、210°、330°方向及上下层激振时间差为0.037（2n-1）/2（n=1,2,3…）秒。依据傅立叶信号分析基础,分析了周期三角激振信号和三角冲击激振信号的频域函数,并结合模态分析的结果,讨论得出周期三角激振信号的最佳激振频率为27 Hz,即三角函数的周期为T=0.37s;为进一步探讨机械振打器的冲击力对结构响应的影响,实验测出了其工作时的冲击力。利用ANSYS DYNA分析了声固耦合系统在冲击作用下的响应,采用相应的关键字修改K文件后,模拟出耦合系统的结构振动和声压响应历程;分析了位移、速度、加速度沿周向和轴向的分布,结果表明在1/2高度施加冲击载荷时,位移、速度、加速度沿轴向单调变化;而位移、速度、加速度沿周向出现二次峰值;在1/4或3/4高度处施加冲击作用后,位移、速度沿轴向单调变化,加速度出现二次峰值;而位移、速度、加速度沿周向出现二次或多次峰值。进一步分析了不同冲击时间、部位对结构、声压响应的影响,结果表明最佳冲击时间为0.08s。
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摘要Abstract目录第一章 绪论1.1 课题背景及意义1.1.1 选题背景1.1.2 研究目的及意义1.2 高温高压振打除灰装置工况介绍1.2.1 煤气化工艺1.2.2 机械振打器工作实现1.3 关于声固耦合系统分析国内外发展现状1.4 本文研究的主要内容第二章 水冷壁积灰、除灰机理2.1 积灰、结渣机理的定性描述2.1.1 原料中灰分成分2.1.2 炉内温度场2.1.3 炉内气流流场2.2 积灰、结渣机理的定量描述2.2.1 促使飞灰在受热面上粘附的力分析2.2.2 破坏积灰、结渣的力分析2.3 机械振打除灰机理2.3.1 机械振打除灰机理描述2.3.2 机械振打除灰效果的影响因素2.4 本章小结第三章 水冷壁除灰装置布局分析3.1 水冷壁结构模态分析3.1.1 结构模态理论分析3.1.2 水冷壁结构模态有限元分析3.1.2 水冷壁模态有限元分析结果及分析3.2 空腔声学模态分析3.2.1 空腔声学理论模态分析3.2.2 空腔声学理论分析3.2.3 声场有限元列式3.2.4 声场有限元模态分析3.2.5 声场有限元模态分析结果及分析3.3 声固耦合有限元模态分析3.3.1 声—固耦合的有限元理论分析3.3.2 声固耦合有限元分析模型及边界条件3.3.3 声固耦合模态分析结果及分析3.4 声固耦合谐响应分析3.4.1 声固耦合谐响应分析方法3.4.2 声固耦合谐响应分析结果及分析3.5 机械振打器布局分析3.5.1 机械振打器布局分析方法3.5.2 机械振打器布局分析结果3.6 本章小结第四章 机械振打器激振力分析4.1 概述4.2 周期三角信号分析4.2.1 周期三角信号理论分析4.2.2 周期信号数值模拟4.2.3 理论与数值分析结果比较4.3 冲击激振信号分析4.3.1 振打装置冲击力验测试4.3.2 冲击激振信号理论分析4.4 本章小结第五章 水冷壁振打除灰数值分析5.1 ANSYS/LS-DYNA简介5.2 声固耦合重要关键字5.2.1 声单元关键字5.2.2 声固耦合边界条件关键字5.2.3 *SECTION关键字及单元算法选项5.3 冲击除灰数值分析5.3.1 数值分析模型5.3.2 声压响应结果及分析5.3.3 结构响应结果及分析5.4 冲击载荷对耦合系统的影响5.4.1 冲击载荷下结构响应范围5.4.2 冲击部位对结果的影响5.4.3 冲击时间对结果的影响5.5 本章小结第六章 结论与建议6.1 全文总结6.2 研究展望参考文献攻读学位期间发表论文致谢
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