并排塔器耦合流場特性研究

譚 蔚,王中辰,曾萬川2,盧 娟3,樊顯濤

(1.天津大學，天津 300350；2.昆明有色冶金設計研究院股份公司，昆明 650051；3.全國鍋爐壓力容器標準化技術委員會，北京 100029)

0 引言

塔器是化工操作單元中的重要設備，在化工裝置中投資比例高達25%～46%[1]。如今塔器不斷地向高參數和大型化方向發展，布置也愈加密集，其中固定在同一基礎上，相互之間距離較小且按順序排成一行的塔器被稱為并排塔器。由于并排塔器存在耦合振動，因此現行對于單塔的設計標準并不適用于并排塔器的設計。因此，對并排塔器的耦合流場特性進行研究，以期為并排塔器的設計提供依據，具有較大的工程意義。

并排塔器風致振動的本質是多圓柱的繞流問題。圓柱繞流問題一直受到國內外學者的廣泛關注。賈曉荷[2]對多圓柱繞流的流場特性和尾流特征進行了較詳細的總結。及春寧等[3-4]采用浸入邊界法對雷諾數Re=100下串列雙圓柱的流致振動進行數值模擬，研究結果表明，在不同間距比下，雙圓柱的振動響應和柱間流態不同。Assi等[5-6]對Re在100～200范圍內的串列雙圓柱尾流激振的機理展開了深入的試驗研究，發現下游圓柱的大幅振動是受到上游圓柱尾渦的影響，并據此提出了多圓柱尾流激振機理。對于露天放置的塔器，在風載荷作用下會發生橫風向振動和順風向振動，其Re通常處于亞臨界區(300

本文采用ANSYS CFX數值模擬，對亞臨界區和過渡區雷諾數下并排塔器的耦合流場特性開展三維穩態和瞬態數值模擬研究，旨在為并排塔器的設計與振動分析提供參考。……