鉛鉍流體作用下螺旋管束的流致振動機理研究

王正陽 瞿葉高 余曉菲 陳 果 黃 旋 彭志科

1（上海交通大學機械與動力工程學院 上海 200240）

2（中國核動力研究設計院 成都 610213）

液態鉛鉍合金具有較低的熔點和較高的沸點，以及具有一定的化學惰性和良好的中子性能、抗輻照性能和傳熱性能等，正在逐漸替代水和空氣，成為一種新型的熱交換介質，同時還可以結合螺旋管道在其傳熱性和安全性方面的優勢，成為核反應堆未來應用的重要選擇之一。然而，鉛鉍流體引起螺旋管道產生的流致振動現象可能會導致管道破裂，發生核反應堆泄露事故，嚴重影響核反應堆安全運行。因此，減小避免螺旋管道在鉛鉍流體作用下的流致振動對鉛鉍反應堆的安全運行至關重要。

流體外流經過管道時會導致管道發生流致振動，管道的振動響應又會反作用于流場，形成流固耦合效應。與內流管道振動不同，外流作用在管道上時，會在管道后方產生漩渦，漩渦的脫落和渦的交替出現會導致渦激振動和鎖頻效應。管束的流致振動與管束的排列方式、流速和流體介質的物理性質密切相關。Paidoussis 等［1］對橫向流作用下的彈性結構振動以及其穩定性問題進行了詳細的論述。González Mantecón等［2］研究了反應堆核燃料板在軸向流作用下的流固耦合振動。Chen等［3］采用實驗方法研究了螺旋管蒸汽發生器扇形管束在外部流體沖擊作用下的振動響應特性。Connors［4］研究了直管管束的流致振動問題，并提出了流彈失穩臨界流速的半經驗公式?！?br>