流体经过管柱结构时会发生漩涡脱落,使得结构表面产生周期性的激励力,导致弹性结构发生周期性甚至更为复杂的振动。多圆管排列结构的流固耦合振动问题越来越受国内外学者的关注。本文针对双圆管结构,采用风洞实验和有限元仿真技术,研究了均匀流场中弹性支撑管的振动响应与流速、水平距以及错位距的关系。具体研究内容如下:(1)基于实验研究的方法和理论,建立了双圆管结构的流致振动实验模型。其上游管两端固支,可以认为是刚性管;下游管两端用弹簧支撑,可以在垂直于来流方向进行振动。(2)通过改变双管之间的水平距L/D和错位距H/D,研究不同间距比对圆管结构振动响应的影响。结果表明,双管结构的振动响应与单管振动时的情况明显不同。且不同排列方式(串列排布或交错排列)的圆柱也表现出不同的响应特征。水平距L/D越小,上游管对下游管振动的影响也越大,待研究管的临界流速越小。错位距H/D=0.25时,弹性管的起振流速最小,并且随着H/D数值(两圆管的错位距离)的增加,下游管的临界流速越大,振动幅值越小。(3)结合实验内容,采用有限元分析软件,选择合适的湍流模型,对横向流作用下,串列双圆管结构模型进行了双向流固耦合计算,讨论了来流速度与流场形态以及系统响应的关系。