圓柱渦致振動的高精度數(shù)值計算.pdf

1、本文采用任意拉格朗日-歐拉(ALE)方法和區(qū)域分塊法(DDM)數(shù)值求解了均勻來流下圓柱的渦致振動問題.ALE方法用于求解移動邊界問題,而DDM方法適合于復雜流場的求解.流體運動通過原始變量Navier-Stokes方程描述,壓力采用Poisson方程形式,而柱體運動簡化為彈簧-質(zhì)量-阻尼系統(tǒng).計算網(wǎng)格采用H-O型非交錯網(wǎng)格系統(tǒng),易于采用嚴格的入流和出流邊界條件.通過在每一時間步分別求解N-S方程、Poisson方程和柱體運動方程,數(shù)值模

2、擬流體和柱體之間的非線性耦合運動.N-S方程的對流項和擴散項分別采用三階迎風緊致格式和四階中心緊致格式離散,柱體運動采用經(jīng)典龍格-庫塔方法求解.通過大量數(shù)據(jù)的計算,成功地捕捉到了"鎖定"、"拍"和相位開關等現(xiàn)象,詳細分析了小雷諾數(shù)條件下圓柱尾渦形態(tài)、升阻力系數(shù)以及圓柱位移等在不同的頻率比、質(zhì)量比、阻尼系數(shù)等條件下的變化規(guī)律.對單自由度和兩自由度模型計算結(jié)果的比較分析證明,盡管橫向振動起主導作用,單流向振動對渦致振動有一定的影響.另外,本