核反应堆中燃料棒置于轴向流动的冷却液中,尽管轴向流致振动引起的振动幅度很小,但对于紧密布局并受刚性约束固定的燃料棒而言,即使是微小的振动也会造成一定程度的磨损。燃料棒中定位格栅的存在会导致来流混乱进而湍流度增加,对棒产生不稳定横向作用力,导致棒的横向随机振动,进一步加剧燃料棒的疲劳损害,从而造成高额维护费用,若发现不及时还可能导致灾难性事故发生。此外,轴向流致振动研究还可应用于换热器,蒸汽发生器,海洋采矿管和钻柱。因此,对于轴向流致振动特性以及湍流度对其影响的研究具有现实意义。本文研究流速、柱间距以及湍流度对两根刚性柱与一根弹性柱组成的非对称布置圆柱束的动力学特性的影响。采用三根柱成排布置(布局A)和成90°布置(布局B)两种布局方式。本实验在垂直水洞中进行,最大雷诺数为30566,来流无量纲速度范围为0.63-6.98,柱间距比P~*(柱中心距离与柱直径比值)为1.21-1.71。在高低两种湍流度下进行实验研究,其中低湍流度为0.71-0.80%,高湍流度为2.30-2.91%。振动信息通过激光多普勒测振仪(LDV)和布拉格光纤光栅(FBG)获取,流场信息通过粒子图像测速仪(PIV)获取。实验结果发现布局A一端固定间距比1.57,另一端间距比减小至1.57的过程有柱子方向振动随间距比减小而减小,继续减小间距比则振动增大,即与对称布局一致,存在R_Ⅰ区(P~*≥1.57)与R_Ⅱ区(P~*<1.57)。一端固定间距比1.28,则两方向均随间距比的减小而增大,不存在分区,因此非对称布局可以改变弹性柱的振动特性。然而位移无论固定间距比1.57还是间距比1.28均在另一端间距比为1.57处出现最小值。一端固定间距比1.28,改变另一端间距比,有柱子方向主振频率随间距比的减小而增大,这是由于间距比引起附加质量变化。布局B时增加湍流度振动显著增大。相同间距比下两种布局方式振动大小基本一致,然而布局方式影响振动的方向性。此外,实验设计用于增加湍流度的主动格栅最大湍流度达到3.45%,与被动格栅相比增幅27.8%。可通过增大喷射角度增大有效阻塞比从而增加湍流度。