管束是各类管壳式换热器中柔性最大的重要元件。管内外的流体流动会导致管束的振动,在流体诱导管束振动的几种机理中,流体弹性不稳定是管外流体流速较大时管子振动最主要的诱因。而且由于换热器工作状态复杂,管束与支撑板之间的支撑是否有效具有很大的随机性,会严重影响管束的振动频率和模态。因此研究非有效支撑管束在横掠流作用下的稳定性问题对提高换热器的可靠性有重要的意义。本文的具体工作如下:一、建立换热管排和管束的流体弹性不稳定受力模型,分别推导壳程流体临界流速系数,求解给定排列方式和节径比的换热管束壳程临界流速并与国家标准进行对比计算,验证该解法的准确性;二、初步讨论了相邻换热管间不同振动模态之间耦合问题,给出基于流体弹性理论推导的有效流速,对给定换热管进行计算解释实验现象,并给出相对安全的实际工作流速;三、建立单管结构的动力学模型,基于解析方法求解换热管的振动特性,利用广义坐标方法通过Matlab编写程序计算换热管中部支撑出现失效情况下的振动特性;利用换热管与支撑挡板设计制造过程中的允许偏差和理论间隙计算管束支撑失效的概率特性;四、将上述分析结合起来计算单管各个支撑状态下换热管流体弹性不稳定的概率特性,对换热器整体给出失稳评价,并提出预防措施。