夏春杰 陈永东 吴晓红 宋嘉梁

（合肥通用机械研究院有限公司）

翅片管换热器具有传热效率高、结构强度高等优点，在工业中得到广泛应用，但随着设备大型化的迅速发展，因流体诱导振动导致的换热器损坏事件越来越多［1～6］。换热器的振动情况与管子的固有频率密切相关，为了避免换热器的流体诱导振动，必须精确计算管子的固有频率。 相比光滑基管，翅片管的质量和刚度均有增加，导致其固有频率必定与光滑基管的存在差异。 近年来，国内外学者对于翅片管的研究主要集中在强化传热方面［7～10］，而对于流体诱导振动方面鲜有报道，在一定程度上制约翅片管换热器防振设计的精确性［11］。

由于没有成熟的设计标准，目前对于翅片管固有频率的计算一般采用近似的方法，这势必造成一定的误差。 针对此薄弱环节，笔者基于Modal（ANSYS workbench）模块研究星形翅片管的结构参数对固有频率的影响，并进行分析，最后拟合出固有频率增强系数与各结构参数之间的关系式，以期完善翅片管束流体诱导振动计算。

1 有限元模型建立

1.1 几何模型

星形翅片管结构如图1所示， 分为星形翅片和基管两部分。 基于workbnech参数化建模，主要研究翅片管结构参数——翅片厚度a、 翅片高度b、翅片个数n、基管厚度t、基管外径D和跨距L对其固有频率的影响。 为简化模型，提高运算效率，只研究单跨翅片管各结构参数（表1）与固有频率之间的关系。

表1 翅片管结构参数

图1 星形翅片管结构示意图