卢 佳， 鲁 丽

(西南交通大学力学与工程学院， 成都 610031)

引 言

作为反应堆中重要组件之一，热交换器的换热管具有轻薄易失效的特点[1]，是反应堆能安全运行的重要保障，类似的圆管体或管束结构也广泛应用于工业中，例如海洋立管以及拖拽式声呐，故而其流致振动问题向来是学术界关注的热点问题之一。流致振动破坏机理有多种，其中破坏性最强的为流体弹性不稳定导致的振动[2]，即湍流或其他原因引起的管阵中某根圆管的位移使流场发生变化，又导致阵中其他圆管的振动。随着流速增加，结构不断从流体吸收能量并持续振动，在一定流速下，管体吸收能量大于结构耗散能量，结构的动力学响应会突然增大，发生大幅振动[3]。

流体弹性不稳定性是导致结构失稳的主要原因，故其成为流致振动问题的重点，数十年来，学者们已对此做过大量的工作。Chen和Cai使用非稳态模型对带有松动支承的简支圆管进行了稳定性和响应分析[4]。Price和Paidousis提出了准稳态模型并对中点处有间隙支承的固支管进行了动力学分析[5]。黄平系统地讨论了直管管束和U型管排的流体弹性不稳定性、非有效支承对流体弹性不稳定的影响和管束湍流诱发振动问题[6]。李云东考虑到圆柱横向变形引起的附加轴力和热荷载的影响，对横向流中单弹性圆管体的热弹性颤振进行了研究[7]。Tan等使用ANSYS软件进行仿真，研究了节径比和管间相位滞后对系统振动特性的影响，探讨了系统发生流弹失稳的作用机理[8]。……