早在20世纪70年代,振动强化换热就已引起人们的关注,但由于受到技术的限制,换热器管束的有效振动的实现存在一定的难度,因此学术界没有对此展开过多的研究。近年来,随着科学技术的发展,振动的实现方法也得到发展,振动强化换热这一课题也在逐渐兴起,而如果管束的振动需要外来能量提供激励,换热器在提高换热的同时,也需要消耗外来的能量,因此,从节能的角度来讲,这种靠外部激励的方式来达到振动并不是最有效的；弹性管束结构的提出很好的解决了这一问题,弹性管束即是在流体诱导下管束产生振动,这种振动既不会对管束产生破坏,又可以提高管束的换热系数,且不需要消耗外来的能量,从而达到节能降耗的目的。基于这一背景,本文对双圆柱的振动强化换热及流体诱导振动响应进行了研究,所得到的结论可以为弹性管束换热器的设计提供一定的依据,主要研究内容分如下：首先针对串列双圆柱的不同排列方式对对流换热效果的影响进行了数值模拟,计算了不同间距比下双圆柱的面均Nu数,并分析了不同间距比L/D(L为双圆柱的中心距,D为圆柱直径)下双圆柱绕流时的速度场和温度场的协同情况,得到了静止和振动条件下的双圆柱换热效果及协同角随间距比变化的规律,双圆柱排列间距不同时,换热效果不同,当间距比L/D>3.5后,协同角减小,换热效果明显增强且随后趋于平稳,因此,在对换热管束的排列间距进行设计时,可以考虑选取L/D>3.5。基于间距比与换热的关系,建立换热效果较好的间距比L/D=4.0的二维串列双圆柱数值计算模型,对其进行了振动强化换热分析,分别考虑了振动方向、振动频率及振幅大小对换热效果的影响。数值分析结果表明,当圆柱以不同振动方向振动时,换热效果相差不大,振动方向对速度场和温度场协同程度影响较小；而双圆柱振动频率及振幅大小对换热效果的影响则很明显,双圆柱强化换热百分比随振幅和频率的增大而增大,振幅和频率的增大也使得场协同程度得到提高,且在较高频率时,振幅对圆柱的强化换热百分比的影响更显著。对间距比L/D=4.0的二维串列双圆柱在不同流速下的诱导振动响应进行了分析,得到了双圆柱横向振动位移幅值随流速变化的规律,在本文计算范围内,双圆柱的诱导振动位移幅值存在一个最大值,该最大值出现在约化速度5.676左右,当入口流速低于此值时,位移幅值随着流速的增大而增大,而当入口流速高于此值后,位移幅值则随流速的增大而减小。同时,双圆柱在不同流速下会发生驰振、拍振及单一涡激振动,随着流速的增加,双圆柱完成驰振-拍振-涡激振动的转化。驰振时,双圆柱振动频率小于涡脱落频率；当发生拍振时,振动会存在多个相互竞争的频率；当双圆柱做单一的涡激振动时,横向振动频率和涡脱落频率相等。对间距比L/D=4.0的二维串列双圆柱不同结构参数下的诱导振动进行了数值分析,主要考虑了结构刚度和质量比对流体诱导振动的影响。数值模拟结果表明,随着刚度的减小,位移幅值增大,但当刚度减小到一定值后,位移幅值基本保持不变,此时双圆柱的诱导振动出现了“自限定”现象,而当刚度增加时,双圆柱横向振动频率随着刚度的增加而减小,振动规律也由规则简谐曲线转变为复杂的振动曲线,振动频率逐渐偏离涡脱落频率；质量比对圆柱横向振动位移幅值的影响是非线性的,质量比较小时,圆柱做规则的简谐振动,位移幅值较大,振动频率与涡脱落频率相等,随着质量比的增大,位移幅值减小,振动频率开始小于涡脱落频率,振动规律变为复杂的周期振动。