管束结构流弹失稳的数值预测方法研究

作者：冯志鹏; 蔡逢春; 臧峰刚; 齐欢欢; 黄旋; 刘帅

来源：振动与冲击, 2023, 42(23): 49-54.

DOI：10.13465/j.cnki.jvs.2023.23.006

• 流体弹性不稳定(FEI)
• 计算流体力学(CFD)
• 管束
• 流致振动

流弹失稳(流体弹性不稳定)会在短时间内导致管束破坏，是蒸汽发生器设计必须考虑的流致振动机理。通过理论建模和计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)计算相结合的方式，发展流弹失稳行为的数值预测方法。首先，分别基于准稳态理论、非稳态理论和一维非定常流动理论，推导出目前研究最广泛的三种流弹失稳理论模型的控制方程和关键参数的数学模型；然后，发展理论模型中众多参数的辨识方法，通过仿真数据驱动的方式，获得全套流体力相关参数；最后，以华龙一号蒸汽发生器的传热管为对象，建立管束结构流弹失稳的数值预测方法，并用现有试验数据验证。结果表明，通过CFD计算辨识的流体力相关参数与已有试验结果吻合，CFD计算与理论模型耦合的数值预测方法，具备一定的实用性；完成了数值预测方法的工程应用，预测结果与验证性试验的结论一致；数值预测方法结合了理论建模和CFD计算的优点，同时避免了对海量计算资源的需求、降低对试验数据的依赖，有利于在工程中推广应用。

• 单位
  中国核动力研究设计院