季家东， 葛培琪,2， 毕文波

(1.山东大学 机械工程学院，济南　250061； 2. 高效洁净机械制造教育部重点实验室，济南　250061)



流体诱导弹性管束振动响应数值分析

季家东1， 葛培琪1,2， 毕文波1

(1.山东大学 机械工程学院，济南250061； 2. 高效洁净机械制造教育部重点实验室，济南250061)

摘要：基于流固耦合问题的弱耦合法，研究弹性管束不同流速的壳程或/和管程流体诱导下的振动响应。研究表明，流体诱导振动幅值随壳程或/和管程流速的增加而增加。与相同管程流速条件相比，壳程流体引起的振幅较大。随壳程流速增加监测点振动频率增加；随管程流速增加监测点振动频率基本不变。壳、管程流体耦合诱导的振动位移曲线与仅壳程流体诱导的振动位移曲线类似，说明弹性管束工作过程中的振动主要由壳程流体诱导。流体诱导的振动频率接近管束第一阶固有频率时，监测点在y,z方向振幅逐渐趋于峰值。流体诱导弹性管束的振动主要表现为面内振动。

关键词：换热器；弹性管束；振动响应；流固耦合

图1　弹性管束结构示意图Fig.1 Structure of the elastic tube bundle

换热器作为能在不同温度两种或以上流体间实现热量传递的节能设备，广泛用于石油、化工、机械、制冷、船舶等。弹性管束换热器通过流体诱导弹性管束振动实现强化传热[1-3]，但振动会致内部传热元件损坏影响换热器寿命。进行弹性管束换热器设计时保证满足强化传热同时应兼顾内部管束的疲劳寿命[4-5]。因弹性管束结构、工作条件及流体诱导振动等复杂性，对弹性管束流体诱导振动研究大多采用实验手段，局限性较大。……