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分布式圆形管束流致振动数值研究

张宇 何超 孙磊

张宇, 何超, 孙磊. 分布式圆形管束流致振动数值研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(S1): 111-115. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S1.0111
引用本文: 张宇, 何超, 孙磊. 分布式圆形管束流致振动数值研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(S1): 111-115. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S1.0111
Zhang Yu, He Chao, Sun Lei. Numerical Investigation on Flow Induced Vibration of Distributed Circular Tube Bundle[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(S1): 111-115. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S1.0111
Citation: Zhang Yu, He Chao, Sun Lei. Numerical Investigation on Flow Induced Vibration of Distributed Circular Tube Bundle[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(S1): 111-115. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S1.0111

分布式圆形管束流致振动数值研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S1.0111
详细信息
    作者简介:

    张 宇(1996—),男,研究实习员,现主要从事反应堆结构力学研究,E-mail: npic_zy@163.com

  • 中图分类号: TL33;O342;O351

Numerical Investigation on Flow Induced Vibration of Distributed Circular Tube Bundle

  • 摘要: 针对分布式圆形管束在受到横流激励下的振动行为,开展基于计算流体力学(CFD)/计算固体力学(CSD)耦合方法的数值模拟研究。研究中通过求解非定常雷诺平均NS(URANS)方程得到作用在管束上的非定常升阻力,由四阶龙格-库塔格式离散求解管束振动方程,采用基于弹簧光顺的网格更新策略保证管束振动过程中流场网格的正交性,通过单独管的绕流实验与计算结果验证数值方法的可靠性。通过以上方法对中心管的运动轨迹、所受流体力及振动时频域特性进行了详细分析。结果表明,流体激励下,中心管在垂向和横向的振动频率与其受到的流体激励频率一致,表现出典型的强迫振动行为。

     

  • 图  1  管束计算域示意图

    Figure  1.  Schematic Diagram of Computational Domain of Tube Bundle

    图  2  单管振动物理模型

    U—入口速度;k—弹簧刚度系数;c—阻尼

    Figure  2.  Physical Model of Single Tube Vibration

    图  3  单圆柱流场网格

    Figure  3.  Flow Field Grid of Single Cylinder

    图  4  Re=200涡量云图

    Figure  4.  Vorticity Contour for Re=200

    图  5  升阻力系数时程曲线

    Figure  5.  Time History Curves of Lift and Drag Coefficients

    图  6  中心管C1升阻力时程

    Figure  6.  Time History of Lift-Drag for Central Tube C1

    图  7  中心管C1位移时程

    Figure  7.  Time History of Displacements for Central Tube C1

    图  8  中心管C1轨迹

    Figure  8.  Trajectory of Central Tube C1

    图  9  横向流速分布云图

    Figure  9.  Lateral Velocity Contour

    表  1  单管参数

    Table  1.   Parameters of Single Tube

    物理量取值
    k/(N·m−1738.2
    c/(N·s·m−10.291
    管单位长质量(ms)/(kg·m−10.29
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    表  2  计算结果及对比

    Table  2.   Calculation Results and Comparisons

    数据来源CavSt
    Meneghini等[6]1.300.196
    Braza等[7]1.350.200
    Williamson[8]0.196
    本文1.340.199
      “—”表示无此项
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-01-18
  • 修回日期:  2022-03-02
  • 刊出日期:  2022-06-15

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