牛广林， 唐泽龙， 宋志勇

(1.广东石油化工学院 机电工程学院, 广东 茂名 525000； 2.黑龙江科技大学 理学院， 哈尔滨 150022)

0 引 言

换热器是石油、化工、火电、核电、船舶等行业广泛使用的重要设备，美、英、法、德、加、日等国家的许多工厂都曾发生因换热设备发生振动导致工厂停产、设备失效，造成人员和财产的重大损失。我国的热电厂、化工厂等也曾发生过相关的事故，造成的损失非常重大。因此，世界各国都非常重视换热设备振动方面的研究。文献[1-2]采用CFD方法对圆柱体的涡致振动进行了仿真计算，得到圆柱体的响应特性以及涡脱落模态，并应用于工程实践。整体针翅管作为新型高效的传热管，尤其对管外传热效果差的粘性流体或气体，具有传热效果好，扩展传热面积2～5倍的突出优点，牛广林等[3]研究了光管和针翅管组成的混合管束传热及流动阻力。吴如胜等[4]数值分析了整体针翅管温度场。马腾飞等[5]数值模拟了强化换热管。文献[6]证实，利用计算软件对换热器模拟分析是可行的。尽管利用TEMA和 GB /T 151—2014标准对已经设计的换热器进行振动校核[7]，对流固耦合的换热管流致振动也进行分析理论和数值分析研究[8-10]，但是针对工程中整体针翅管换热器内的纵向流动振动研究与国内外研究通用的理论流体模型存在较大差别，笔者开展整体针翅管振动的研究，获得结构参数对其振动特性的影响。

1 针翅管控制方程

针翅的管道振动方程可根据经典壳体理论获得。设管体轴向位移、切向位移和径向位移分别u、v和w，即分别沿母线坐标x、圆周坐标和径向坐标的位移。……