流体诱发振动研究

党鹏飞

摘 要：蒸汽发生器是核工业压水堆中使用非常广泛，它是一种热交换设备。正因如此，它能否安全平稳运行对日常生产起着极为关键的作用，但是近年来由于振动使得发生器失效的情况越来越多。这方面的原因主要有两个：一是管束都逐步采用高强度材料，但是材料本身越来越轻薄，刚度越来越小;二是横掠管束的流速越来越大，造成管束振动的振幅也越来越大。正因如此，这个问题也引起来国内外专家学者的高度重视，越来越多的人也在从事这方面的研究工作。

关键词：漩涡脱落;升力系数;斯特鲁哈数;流体弹性不稳定性

0 概述

流体诱发振动指的是与全部浸入流体或输送流动流体结构的相应有关的各种物理现象。这个术语囊括了流体力与结构中的惯性力、阻尼力以及弹性力之间产生相互作用的各种情况，因此至少涉及到三门学科：①结构力学;②机械振动;③流体动力学。

自古以来，人们早就知道，在流动流体中的圆柱体会产生振动。在古希腊，人们就知道，一根导线会以它自身的固有频率随着漩涡脱落而振动。然而直到一个世纪以前，对于一个给定的直径的圆柱体，才由斯特鲁哈建立了漩涡脱落频率和流动速度之间的关系式。在此之后，各种对于流体诱导振动的研究才真正开始。

目前，在许多领域都存在着流体诱发结构振动的问题，包括航天工业、发电和送变电工程、建筑工程以及海底技术等。这些问题的发生，一般源于不适当的设计。……