在裂解气管路中用于保护测温装置的热电偶套管因旋涡在套管两侧周期性地脱落,导致施加在套管上流体作用力的大小与方向发生变化,从而诱发套管振动产生疲劳破坏。且在管路运行初始时刻,由于高温气体的冲击,套管壁面与流场环境温度变化不均,导致温度梯度引起的热应力循环同样也会引起套管的疲劳破坏。针对热电偶套管在应用中经常发生的损坏现象,本文以提高热电偶套管的安全性为研究目标,通过对热电偶套管进行基于双向热流固耦合的动力特性数值分析,研究引起热电偶套管损坏的内在机理。主要研究工作有:首先,对无干扰装置热电偶套管和有干扰装置热电偶套管分别建立模型,在分别具有温度载荷、压力载荷以及压力载荷与温度载荷共同作用的三种条件下,完成了单向热固耦合、双向流固耦合以及双向热流固耦合的数值模拟,无干扰装置时的结论为:套管在温度载荷作用下在套管底部变形最为严重,最大变形为0.167mm,变形沿高度方向呈梯度规律分布,压力载荷以及压力载荷与温度载荷共同作用下对套管造成的最大变形分别为0.986mm、1.12mm,套管受气体流动因素干扰在X、Y方向上的变形出现偏移,变形以又方向上的偏移为主,变形沿高度方向逐渐减小。热应力沿高度方向不断增大,机械应力与总应力的峰值集中分布在根部约束端,分别为118.63、128.71MPa,应力沿高度先稳定在28MPa左右变化不大,在靠近约束端附近迅速达到峰值。有干扰装置时的结论为:热电偶套管在温度载荷与压力载荷的共同作用下的最大变形为0.478mm,且套管与干扰装置会在气体流动干扰下在X、Y方向发生不同程度的偏移变形,套管以X的方向偏移为主,干扰装置则以Y方向的偏移为主。热电偶套管应力在根部约束端集中分布,应力峰值为35.8MPa,干扰装置应力主要分布在约束端梯形四边角的位置,应力峰值为52.06MPa。将无干扰装置与有干扰装置的数值结果进行对比分析,发现干扰装置可有效降低热电偶套管57.2%的位移变形与72.1%的等效应力,可以保证套管的结构安全性。其次,通过对热电偶套管与干扰装置进行模态分析与谐响应分析,发现不同耦合方式及气体压强对套管的固有频率会产生较大的影响,气体速度的变化对套管固有频率的影响不大,但对不同固有频率下的等效应力会产生影响,热电偶套管的固有频率越高,其振型的运动形式越复杂。通过对套管与干扰装置的谐响应分析,发现套管在X、Y方向的位移响应在第2、8和10阶固有频率附近最剧烈,套管在X、Y、Z方向的应力响应仅在第八阶固有频率附近最剧烈。干扰装置在X、Z方向的位移响应在第2、4、6和10阶固有频率附近最剧烈,在前十阶固有频率范围内,干扰装置在Y方向的位移响应存在7个共振响应点,干扰装置在X、Y、Z方向的应力响应峰值均发生在第2、4、6和10阶固有频率附近。通过对套管和干扰装置的动力特性分析,进一步阐释了耦合计算中结构变形规律与其自身结构属性的关系,为热电偶套管的安全应用提供了理论支持。