随着化石燃料的逐渐减少和油价的逐年上升,越来越多的人开始关注新能源,核能作为一种产值高的新能源当然也不例外。但是,核能利用过程中的安全问题却不容忽视,切尔诺贝利和福岛核泄漏事故至今仍让人胆战心惊。因此,要想很好的利用核能,必须使核能安全等级更高。在核能安全方面,除了自然灾害和人为操作失误之外,轴向流动引起的振动也是导致灾难发生的重要原因之一。轴向流引起的振动振幅很小(约为-310~-210 D,其中D为圆柱体的直径),但是如此小的振动振幅对于间距非常小的燃料棒而言却可能导致燃料棒磨损,侵蚀,甚至断裂,以致引起重大事故甚至是灾难。本实验在哈尔滨工业大学深圳研究生院水洞中进行,由于水洞刚经过修缮,水洞测试段振动振幅与圆柱振动振幅等发生了变化,故重新对水洞测试段进行了标定。实验结果表明水洞测试段的最大振幅为3.5μm。从振动功率谱密度图来看,能量主要集中在10 Hz以下,X方向和Y方向的振动频率主要为3.66 Hz。通过对比水洞测试段与圆柱的振动振幅,结果表明水洞测试段的振动对圆柱振动影响极小。本课题采用实验方法来研究轴向流动诱发圆柱振动问题,并引进一种新型仪器,布拉格光纤光栅(Fiber Bragg Grating)传感器,简称FBG传感器。FBG传感器用来测试轴向均匀流中柔性圆柱的应变。一台激光测振仪将同时用来测量柔性圆柱的振动振幅,以对FBG传感器的测量进行标定。实验结果表明当圆柱振动的振幅较小时,测得的应变ε与位移Y线性相关。因此,FBG传感器可以用来测量轴向流引起的圆柱的小振幅振动。基于单点FBG测量实验的成功,本实验还首次引入了多点(包括2点和7点)FBG传感器,可同时测量振动圆柱的多个点,得到了圆柱不同位置的振动信息,进而得到圆柱研轴向不同位置处的振动振幅分布情况。将FBG传感器旋转90o,还得到了不同方向上圆柱的振动情况。此外,本实验还研究了弹性单圆柱置于二刚性圆柱之间时,不同间隙0.2D、0.4D、0.6D、0.8D下弹性圆柱振动的特点以及相邻圆柱对单弹性圆柱振动的影响。研究结果表明,随着圆柱间隙的减小,中心柔性圆柱的振动振幅逐渐增大,刚性柱越靠近柔性柱,影响效果越明显。