郑贤中，於潜军，周宁波，徐小明

(武汉工程大学机电工程学院，湖北 武汉 430205)

0 引 言

管壳式换热器是一种广泛应用于石油、化工、机械、电力、食品等行业的工艺设备[1].随着过程工业生产规模的逐渐扩大，管壳式换热器越来越趋向于大型化，管束无支撑跨度增大，刚性变差，为了提高传热效率，流体流速不断提高，并且新型传热技术[2-3](如脉动流)的广泛研究，使换热器流体诱导振动问题越来越突出[4].可见，为了实现脉动流作用下提高换热器的换热效率，并使该设备能正常工作，则对脉动流作用下换热器的振动分析具有重要的意义.

下面以脉动流换热器为研究对象进行振动分析，主要从模态振型和动态响应等方面对脉动流和无脉动流两种工况下流固耦合产生的振动问题进行分析[5].重点计算分析脉动流工况下和传统无脉动流工况下振动问题的区别，对脉动流工况下主动流体扰动对换热器[6]管产生的流体诱导振动进行了较详细的分析，其结论为脉动流技术安全推广应用提供了一定有益的参考价值.

1 结构动态特性的有限元分析

有限元法中动力问题的求解过程与静力问题计算步骤类似，首先应对结构进行离散化，再对对象做单元特性分析，最后对整体作综合分析，得到动力学分析中基于有限元方法的基本方程[7]：

(1)

式(1)中，[M]为质量矩阵；[C]为阻尼矩阵；[K]为刚度矩阵；{u}为位移向量；{F}为载荷向量.

当结构系统无外载作用时，对结构需进行模态分析；……