核电蒸汽发生器是核电站的关键设备之一,连接着发电机组的一回路与二回路,其安全性直接关系到核电站的运行安全。蒸汽发生器中的传热管经常会因为高温高压介质的流动产生振动,即所谓的流致振动,长时间的振动会导致传热管出现微动磨损甚至破裂。流致振动是典型的流固耦合现象之一。因此,开展核电蒸汽发生器传热管流致振动现象的研究十分有必要。目前,国内外学者对于核电蒸汽发生器传热管的流固耦合已经做了许多实验方面以及理论方面的研究,但是在数值计算上还非常欠缺。大多数研究主要考虑外部流体对于管道的影响,将内部流体简化为一附加质量。将传热管内外部流体流动同时解算,分析传热管流固耦合现象的研究很少,并且对于绝大多数计算流体力学软件都无法直接使用求解器对此类问题进行求解。事实上,核电用传热管除了受到外部流体的复杂作用,在很大程度上也受到内部流场复杂的影响。本文结合了计算流体力学和流固耦合算法的基本理论,开展了核电蒸汽发生器传热管流致振动问题的研究。主要内容如下:总结并分析了开源流体计算软件OpenFOAM使用有限体积法对计算域进行离散和流固耦合的实现过程。在现有流固耦合求解器的基础上进行修改,使其可以一次求解两流体单固体的流固耦合问题,即流固流耦合(FSFI)。使用标准算例对流固耦合求解器进行验证,同时也通过受横向载荷作用的传热管算例验证所开发的流固流耦合求解器的可靠性。基于流固流耦合求解器,考虑内外部流体的影响,综合研究了核电蒸汽发生器传热管在不同外流速度、壁厚、支撑板间距下的振动特性,为核电蒸汽发生器的设计和安全运行提供理论依据。研究结果表明,外侧流速对于传热管的振动特性没有明显的变化;随着壁厚的增大,固有频率和振动频率也会增大而振幅下降;在远离支撑板的位置的振幅要明显大于支撑板处的振幅。