基于瑞利-里兹法的低翅片管固有频率数值解的介绍
针对低翅片管几何形状复杂,质量和刚度分布不均匀,振动特征值不能有封闭解的问题,采用瑞利-里兹法对低翅片管的固有频率进行了数值研究,获得了低翅片管弯曲振动固有频率的数值计算模型。对于一定规格的低翅片管,应用该数值计算模型可求得其各阶固有频率的数值解。采用共振法测试了低翅片管的固有频率,前三阶固有频率的数值解与实测值相比,误差范围为-3.28%--3.51%。该数值计算模型可用于低翅片管固有频率的求解。
 
换热器的振动问题是换热器工程设计时的一大难题。管壳式换热器的弹性元件是换热管,它是换热器中最柔软和最具弹性的部分,因此振动破坏首先发生在换热管中。引起换热管振动的主要原因是交变的干扰力在换热管的固有频率上引起的响应。为防止换热管发生共振,必须将换热管的固有频率与干扰力频率分隔开。因此,准确地计算换热管的固有频率,特别是它的基频,对于预测换热器振动具有重大的现实意义。
近年来,低翅片换热管由于具有特殊的强化传热效果,在石油、化工、动力、制冷等行业得到了广泛的应用。但低翅片换热管几何形状复杂,质量和刚度分布不均匀,振动的特征值问题没有封闭解,使其固有频率的精确解很难获得。GB151对低翅片换热管的有关计算也空缺,使其设计选型有一定困难。本文采用瑞利-里兹法,并考虑翅片对管子质量和刚度的影响,求得了低翅片管固有频率的数值计算模型,以期为低翅片管换热器的工程设计及振动预测提供参考。另外,采用共振法测试了低翅片管的固有频率,从而验证了数值解的精确性与可靠性。