折流板对传热管流致振动响应影响分析

来源：核动力工程杂志2024年第2期北京时间：

作者：王帅权, 张锴, 熊珍琴, 施林鹏

单位：1.上海交通大学机械与动力工程学院，上海，200240；2.上海核工程研究设计院股份有限公司，上海，200233；

摘要：传热管流致振动磨损是引起换热器性能衰退和运行故障的重要因素之一。本文针对换热器折流板形成的非均匀横流引起的振动，建立可视化三跨7×12传热管束流致振动试验装置，通过管内加速度传感器和高速相机视觉测振分别获得迎流首排中间跨管内振动加速度数据和管与支承板间隙变化数据，并开展数值模拟计算获得管间流场。对比横向全开口无折流板和2/3开口折流板形成横流引起的管振动试验和模拟结果，表明2种结构第三排后管间流速差异较小，发生流弹失稳临界速度较为相近，2/3开口折流板发生失稳临界速度略高于全开口无折流板结构。对比5种经典临界速度关系式，Chen公式能够较好地保守预测失稳发生。管与支承板的间隙可视化试验表明，极低流速时2种来流结构管均较稳定地依靠在支承板一侧孔上。在中等流速下，全开口来流作用下管在支承板孔中较大幅度往复运动而轻微敲击，而非均匀来流结构中管仍依靠在支承板上的梅花孔内缘上发生小幅度滑动。发生流弹失稳时，全开口结构以敲击为主，而2/3开口结构会发生显著滑动和敲击。2/3开口结构更易发生传热管-支承板的滑动磨损，将威胁传热管的完整性。

关键词：折流板, 不均匀横流, 可视化, 流致振动, 管板间隙