封闭旁支管流致声共振现象是流体流过特定结构所形成的流声耦合现象,在核电厂中声共振现象可导致系统相关部件的结构破坏,从而危及系统的安全性。考虑到核反应堆相关部件的安全性,充分认识流致声共振现象的形成原因、产生机理和发生规律,对相关部件的结构设计、主蒸汽管道设计具有十分重要的工程价值。　　本文通过方形旁支管声共振非可视化试验、流场可视化试验和计算流体动力学(CFD)模拟分析,研究封闭旁支管流致声共振特征、流速和旁支管长度对声共振的影响,揭示声共振现象成因、声共振发生规律、流速和旁支管长影响作用,并对本文的数值模拟模型的有效性进行验证,为声共振的机理研究和工程设计提供指导和依据。　　试验研究发现,旁支管口处形成的旋涡对旁支管后缘壁面的冲击是旁支管结构形成流致声共振的根本原因。单个旁支管试验段声共振工况表现出大幅值单音调的特征,频谱中具有清晰可辨的主控频率峰。旁支管内发生共振时,共振声波能够向旁支管上游和下游传播,向下游传播的声能高于向上游传播的声能。　　单个旁支管声共振工况共振频率随流速的分布中存在共振频率随流速阶梯状分布的“频率锁定现象”;声共振中存在“滞回现象”,但对单个旁支管结构影响不大。　　旁支管长度增大,共振工况的声压幅值降低,声共振频率降低。声共振现象发生在两个St区域内:St=0.3-0.6和St=0.7-1.0。三个旁支管长(L=250mm,300mm和350mm)无量纲声压幅值最大的共振分别发生在St=0.45,0.41和0.43,且该幅值随旁支管长度增大逐渐减小。　　数值模拟可以有效获得旁支管口附近流场、声共振工况下旁支管封闭端压力脉动情况、旁支管声共振中频率分布“频率锁定现象”和水力模态,但由于数值模拟过程中,认为旁支管绝对刚性,声波不会通过壁面损失能量,因而数值模拟所得声压幅值均高于试验结果。数值模拟所得声压幅值均高于试验结果。　　本文针对单个旁支管声共振现象进行了相对完善的基础研究,从特定测点和局部流场两个方面分别采用非可视化试验和可视化试验的方法开展研究,并辅助采用CFD方法补充完善研究过程,全面地揭示了旁支管声共振成因、声共振特征以及结构和流速影响作用,为后续进一步的研究工作打下了基础。