王兴东， 刘灿灿， 李友荣， 汪磊川

(1.武汉科技大学 机械自动化学院，武汉 430081;2.武汉钢铁股份有限公司冷轧总厂，武汉 430081)

某冷轧带钢厂热镀锌线沉没辊装置(包括：沉没辊、支撑架、悬臂)在高温、高密度的锌液中常发生剧烈振动，导致生产的带钢表面形成振痕而报废。这种结构与液体的耦合振动问题是工程实践中亟待解决的。准确掌握沉没辊装置在锌液流场作用下的动态响应特点，是解决此类耦合振动问题的关键。

目前，对于沉没辊装置的振动固有特性已有相关研究：李蛟龙[1]、黄毫军等[2]基于湿模态的非完全液固耦合方法，建立锌液和沉没辊液固耦合有限元分析模型，计算得到沉没辊在锌液中的固有频率和振型，但缺少带钢瞬态激励下基于沉没辊结构特征的液固耦合动力响应研究。其它相关研究多集中于锌锅内流场的分析[3-4]。

针对复杂结构的液固耦合求解，有限元法是应用最广的数值计算方法[5]。对有无分流叶片的两种方案高温熔盐泵，张金凤等[6]进行了考虑泵内部流场和结构场的双向流固耦合求解，并对比分析了两种方案对泵非定常流动及结构动力特性的影响。基于船舶外部波浪采用势流理论，姜胜超[7]建立了船舶运动与液舱内液体晃荡的耦合时域数值模型，并将数值模拟结果进行了实验验证。尽管有限元法能求解复杂结构的耦合振动问题，但数值计算涉及到了流场表征、结构与流场边界匹配等一系列复杂的问题，其液固整体模型建立及计算极其困难，而且为保证模型的正确性，相应的实验研究必不可少。……