随着化工行业的蓬勃发展,塔设备的数量在不断增多,它们在化工生产过程中所起到的主要作用是为气液或液液两相之间提供直接接触的机会,以达到相际传质及传热的目的,常被用于进行精馏、吸收、解吸、气体的增湿及冷却等单元操作过程。塔设备的主要特点是体型高、长宽比大且多以群体形式存在,彼此之间相距较近,容易在外部风场作用下发生相互干涉,并且内部流体的冲击也会引起设备的振动。本硕士论文按照具体的化工生产要求,选取华南地区某石化企业的双塔设备作为研究对象,结合理论分析、数值计算和现场实测的方法研究了在内部流动介质和外部风载荷共同作用下系统的振动情况并进行了可靠性校核。具体工作如下:(1)振动的理论分析通过理论模型分别对这两座板式塔的固有频率、临界风速以及发生一阶共振时的最大应力应变、塔顶位移、底部弯矩等进行了计算,研究了影响双塔设备振动的主要因素。(2)内、外流场模拟计算运用CFD方法分别对外风场和内流场进行了二维瞬态绕流计算和三维稳态两相流计算,主要包括了流体域建模、网格划分、流场数值计算和后处理等。得到了该双塔系统在不同风速下的涡脱频率、群体干涉效应、所受横向力和阻力随时间的变化规律,以及不同塔板数、壁厚和内部流体质量条件下系统内部流线、体积率和压力分布结果。(3)静力结构计算和模态分析采用流固耦合方法将外部风载荷及内部两相流动载荷产生的压力施加到塔体上,计算得到不同塔板数、运行工况和外部风力大小条件下双塔设备位移、应力、固有频率及振型等结果和变化的规律,为工业生产过程中设备的安全运行提供参考。(4)现场实测提供数据支持采用风速风向仪对上游的风速风向进行测量,采用电阻式应变片对稳定塔的应变进行测量,采用磁电式振动传感器对双塔振动时的速度和位移进行测量。将得到的结果同理论计算和数值模拟进行对比,并由此验证了所采用计算方法的准确性。