毗鄰靜止圓柱作橫向振動(dòng)圓柱尾跡的數(shù)值模擬.pdf

1、在鈍體繞流中,由旋渦誘發(fā)的鈍體振動(dòng)有著深刻的理論和實(shí)際意義,因此受到了研究人員以及工程人員的廣泛關(guān)注.當(dāng)漩渦作用在結(jié)構(gòu)上的激勵(lì)力的振動(dòng)頻率接近或者等于結(jié)構(gòu)的自然振動(dòng)頻率時(shí),會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的振動(dòng)破壞.然而,目前對(duì)這種振動(dòng)破壞的研究還不完善.比如,一個(gè)振動(dòng)的流體圓柱系統(tǒng)對(duì)附近的另外一個(gè)圓柱的尾跡會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響?研究這個(gè)問(wèn)題在工程中很有應(yīng)用價(jià)值,如熱交換管路,一些彼此靠近的高層建筑,緊湊在一起的輸送管道以及海上一片片的平臺(tái)結(jié)構(gòu)等等.在這篇論文

2、中,我對(duì)一個(gè)振動(dòng)圓柱和一個(gè)附近靜止圓柱的尾跡之間的相互作用進(jìn)行了數(shù)值模擬研究.計(jì)算方法采用格子波爾茲曼方法,雷諾數(shù)限定為150.位于上游的圓柱以頻率f<,e>作垂直流動(dòng)方向的橫向振動(dòng),振幅為A.對(duì)一系列的頻率和振幅作了研究,即f<,e>/f<,s>=0.1~1.6,A/d=0.1~1.0,其中f<,s>是流場(chǎng)中僅有一個(gè)靜止圓柱時(shí)候的旋渦脫落頻率,d是圓柱的直徑.兩個(gè)圓柱在流場(chǎng)中配置成連心線平行于流速方向且振動(dòng)圓柱位于上游.選擇了四種不同

3、的圓心距離,L/d=6.0,L/d=4.0,L/d=2.5和L/d=1.6.研究重點(diǎn)放在了一種叫做"鎖定"的現(xiàn)象.當(dāng)下游圓柱的旋渦脫落受到上游振動(dòng)圓柱的牽制,也就是下游圓柱的旋渦脫落頻率接近或等于上游圓柱的振動(dòng)頻率,這就是鎖定現(xiàn)象.細(xì)致地研究了參數(shù),L/d,A/d,f<,e>/f<,s>對(duì)鎖定區(qū)間和力特性的影響.發(fā)現(xiàn)了四種不同的尾跡模態(tài),尾跡模態(tài)很大程度上依賴參數(shù)A/d,f<,e>/f<,s>.觀察到一個(gè)非常有趣的一邊倒的旋渦脫落現(xiàn)象,