铅铋流体作用下螺旋管束的流致振动机理研究

摘要

流体外掠螺旋管束引起的流致振动在工程实际中广泛存在,传统研究的流体介质多为水和空气,而近年来铅铋流体正逐渐成为一种新兴的热交换介质.针对铅铋流体作用下的单排螺旋管束流致振动问题,利用计算流体动力学方法和有限元方法,对单排螺旋管束流致振动进行了数值建模与仿真计算,揭示了不同来流速度下管束的流致振动机理.结果表明:铅铋流体作用下单排管束周围会产生漩涡脱落,其频率随着来流速度的升高逐渐增大;管束各管道之间的漩涡脱落存在干涉现象,中间管道的振动响应以漩涡脱落频率的二倍频振动为主,而两侧管道的振动响应主要频率分量为漩涡脱落频率,且伴随有倍频振动响应出现;随着来流速度升高,管道之间的流动干涉对管道振动的倍频振动响应影响逐渐减弱;当铅铋来流速度超过一定值后,管道振幅突然增大,管道发生流弹失稳现象.