随着全球能源问题的日益严峻,人类对于可再生能源的需求也在不断增大,核能作为可再生清洁能源,正在被越来越多的国家重用。核电站安全问题也随之而来,作为核电站三大主要部件之一的蒸汽发生器,其管束流致振动问题将造成设备的结构完整性失效,严重威胁到核电站的安全。针对换热器管束流致振动问题,国内外学者已经做了大量的研究工作,取得了丰硕的成果,但由于管束流致振动机理的复杂性,目前该问题依旧没有得到实质性的解决。同时伴随着能源需求增大带来的,国内外管壳式换热器朝着大型化、规模化趋势发展问题,换热器管束流致振动失效这一问题的解决显得更加迫切和重要。本文针对换热管阵中相邻管束流致振动问题,采用节径比为1.633的转置正方形排列方式的管阵为研究对象,同时提出了一种高阶计算流体力学(CFD)/计算固体力学(CSD)耦合算法,利用该方法对密集管阵中的管束流致振动机理进行数值模拟分析,并对相邻管束的耦合振动特性及管束间振动的相互作用进行探究。本文的具体工作及主要结论包括:(1)通过对数值模拟条件的假设和理论分析,建立了本文开展研究所需要的计算模型,通过与实验数据对比验证,所建立的数值计算模型可以很好的对密集管阵流致振动进行求解。(2)基于CFD方法,结合动网格思路和微分方程的线性多步求解法,提出了一种高阶CFD/CSD耦合算法。利用该方法对转置正方形排列管阵进行单柔性管自激振动研究发现,管束速度响应频谱分析中反映出的频率包括管束固有频率和流场主导频率,其中流场主导频率也就是漩涡脱落频率,所以漩涡脱落是导致管阵中管束振动的一个重要原因。(3)对不同固有频率下的柔性管束进行自激振动模拟研究,讨论了固有频率与流体力及管束振动之间的关系。主要发现:随着管束的固有频率逐渐接近流场的主导频率时,固有频率越高,管束振动位移最大值越小。然而,当固有频率增加到流场主导频率时,位移和速度的峰值都会急剧的增大到一个较大的值,因此管束设计时应注意平衡管束的固有频率和壳程流场的主导频率。(4)通过对目标管束及其相邻管束同时振动的计算结果分析发现,在当前管束排列结构中,流向上相邻振动管束的加入会降低目标管束的振动,且降低效果明显,在其他位置的降低并不明显,所以在非流向方向需要进行一定的防振措施来降低管束振动。(5)当目标管束周围相邻多根管同时振动时,这会对目标管的流体力产生一定影响,特别是升力响应;并且每个工况下横向流都有一个主导频率,且相较于单柔性管束振动,相邻多柔性管同时振动会降低目标管的升力幅值。但升力系数频谱的增强并不一定会影响管束位移幅值的大小,流场主导频率与管束固有频率之间的巨大差异是造成这种情况的主要原因。