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摘要
在内流和横掠外流场作用下，管壳式换热器内的换热直管的振动特性会发生变化，影响管道的热交换效率和安全性，因此研究换热直管内外流诱导振动具有重要意义。由于内外流流动特性的差异导致时间尺度变化范围较大，常规流固耦合有限元时域计算方法效率较低。本文采用了二维圆柱绕流模型，得到了换热直管在较大范围雷诺数的横掠外流场作用下的升力和阻力函数，将其作为激励，同时考虑管道在非定常流动中的附加质量，建立了一种改进的内外流固耦合计算模型。计算结果表明：横掠外流带来的附加质量会导致管道固有频率的漂移，同时横掠外流的雷诺数也会影响外部激励的频率。由于内流雷诺数也会影响管道的固有频率，因此在特定的内外流共同作用下可能发生管道的共振。利用本文提出的模型，可以预测发生共振的内外流雷诺数的范围，为合理设置内外流的安全运行工况提供了理论依据。
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单位自动化学院; 上海大学
