流体诱导振动是流体横掠传热元件时诱发振动的现象,其成因多样,但大都没有指明具体的适用范围。据经验总结出诱导振动不稳定性判据的速度机理和位移机理,二者却又缺乏良好的统一。此外,振动极易对设备造成多种形式的破坏,而GB/T 151-2014中仅给出了临界流速的通式,无法判断振动破坏的具体类型。因此,明确诱导振动的形成与作用机理,分析传热元件的受力情况及动力学特性,可为诱导振动的防治提供重要的理论依据。本文首先运用理论分析方法阐述了换热器内流体诱导振动的成因,总结了不同成因解释的局限性和适用范围,并给出与临界流速相关的防振依据。针对诱导振动不稳定性速度机理与位移机理中存在的问题,建立了诱导振动过程基于阻尼的不稳定性判据,创新性地提出“负阻尼”条件下的物理意义及对系统稳定性的影响。结合Routh判据,给出了更高阶振动系统不稳定性的判别方法,并以二阶振动系统为例,证明了该方法的合理性。根据换热器内管束的支撑条件划分为不同区域,并将部分换热管简化为单跨梁进行受力分析,分别求解了不同区域管束的最大弯曲应力点,最大静挠度以及剪切应力。依据换热元件可能发生破坏的情况,分别建立了疲劳临界流速、碰撞临界流速、剪切临界流速这三种临界流速的计算方法,并对临界流速表达式中频率比与动力放大系数进行了分析,最终获得了换热器的防振安全判据。此外,还利用线性损伤理论对换热管的疲劳寿命进行了估计。从换热管单自由度振动方程入手,结合Simulink仿真计算了各项动力学参数的响应。将该方程与RLC电路方程进行对比,建立了力学参数和电学参数的对应关系,并从能量传递与耗散角度对二者进行了分析。利用Simulink建立了同时适用于振动系统与RLC系统的仿真模型,给出了各个模块参数的对应关系,进一步证明二者是可以互相转化的。通过与精确值比较,验证了该模型的合理性。该方法为振动系统动力学响应的研究提供了一种全新的思路,即振动系统可运用与之模块参数相同的RLC系统来等效。建立了分布参数系统单跨换热管的动力学模型,求解了不同支承条件自振频率和振型,并分析了部分参数的动力学响应。将单跨管动力学模型推广到多跨管,运用广义坐标法及Rayleigh法分别求解了不同跨距、不同支撑条件的多跨管固有频率,为防振设计中改变固有频率的方法提供了参考和理论依据。最后,利用机械系统中各力学元素导纳和阻抗的串并联关系,建立了多跨换热管动力学模型的等效机械回路,代入力-电参数间的对应关系,则可再次将多跨换热管的振动模型与RLC系统进行等效。