变径圆管螺旋流广泛存在于旋流分离器、离心设备和旋转机械等流体设备中。这些设备在运行过程中,常会受到内部流体或外界干扰引起振动,振动条件流体和结构的耦合作用,会引起流场的时空演化和结构的运动。目前,流固耦合作用下,在结构的安全运行和可靠设计方面已经取得了一些有价值的成果,但周期振动条件下流固耦合作用对变径圆管内部螺旋流场的影响,一个振动周期内流场的时空演化,以及结构运动和流场的相互关系,研究还比较少。本文针对周期振动变径圆管螺旋流及结构运动特性进行研究,根据变径圆管螺旋流的流动特点,建立了流体域计算模型,采用RSM湍流模型对控制方程进行封闭;建立了固体域计算模型,采用Newmark数值积分方法求解结构动力学方程;采用迭代弱耦合法,耦合界面通过插值计算来交换数据,运动动网格技术,建立了变径圆管振动耦合条件下的流固耦合模型,并对数值计算方法及计算参数进行了优选,对周期振动变径圆管结构加速度进行实验测试,并与流固耦合结果进行对比,验证了模型的可靠性。运用上述建立的计算方法,对周期振动变径圆管进行了流固耦合计算。研究一个振动周期内流体的速度变化规律和时空演化,以及相对应的结构运动特性和时程响应变化。结果表明,流体振动的周期与激振力一致,但存在相位偏差。轴向速度,切向速度和径向速度都受到了结构运动的影响,但耦合作用使得结构和流场的速度值不同,且3个方向度速度互相影响。结构运动轨迹呈不规则的“O”型,振动形态为抛物线状。对振动频率相同,激振力不同情况进行研究,随着激振力的增大,对流场和结构运动幅度增大,但规律类似。对激振力相同,振动频率不同及共振情况进行研究,结果表明,沿着激振力方向,3个方向的速度随结构的运动正负向摆动,流固耦合作用使速度的偏移小于结构,不同激振频率下摆动幅度不同,高频时较小,共振时摆动幅度最大。垂直激振力方向,轴向速度向底流流动的趋势增强,切向速度不对称,径向速度值显著增加,不同激振频率下,结构的变形不同,运动轨迹偏转角度不同,引起各截面的流场分布不同。本文对周期振动变径圆管内螺旋流的流动特性及结构运动规律进行研究,得到了不同激振力、不同激振频率及共振条件下结构的位移、时程响应,及与内部流体相互作用对内部流场特性的影响关系,可为变径圆管螺旋流在振动工况下的应用提供理论指导。