低雷诺数串列双方柱流致振动质量比效应的数值研究

发布时间：2021-03-31 13:50

　　为澄清串列双方柱流致振动的质量比效应,采用数值模拟方法,在雷诺数为150时,研究了质量比（m*=3,10,20）对下游方柱振动响应特性的影响规律,分析了下游方柱尾流模态的演变过程,探讨了导致下游方柱振动的流固耦合机制.结果表明:质量比对下游方柱的流致振动有重要影响,低质量比（m*=3）时下游方柱的振动响应更为复杂,随着折减速度的增大,下游方柱并未出现传统"锁定"现象（即振动频率比fy/fn≈1的锁定）,而发生了"弱锁定"现象（即fy/fn <1的锁定）;随着质量比的增加（m*=10和20）,"弱锁定"现象消失,而出现传统"锁定"现象,且下游方柱横流向最大振幅减小.质量比对串列双方柱的柱心间距有明显影响,低质量比（m*=3）时的柱间距在振动锁定区内会急剧减小,而较高质量比（m*=10和20）下的柱间距则变化不大.此外,质量比对串列双方柱的尾流模态和流固耦合机制也有显著影响,其中低质量比（m*=3）下的情况更为多样. 

【文章来源】：力学学报. 2019,51(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：12 页

【部分图文】：

图1 双方柱计算模型

图1 双方柱计算模型双方柱网格方案和网格计算域如图3和图4所示.两方柱中间为坐标原点O,入口边界距原点O为30B;上、下边界距原点O为30B;出口边界距原点O为40B;此外,方柱设定在红色实线圆形区域内运动.本文对计算域网格进行分块处理,其中,所有算例的方柱在近壁面内采用结构化网格;在红色实线圆形区域内采用三角形非结构化网格,区域外均采用结构化网格.由于方柱周围的流动现象较为复杂为了精确模拟方柱近壁面的流场特性,在靠近方柱表面处对网格进行了加密,近壁面最小网格尺寸为?x/B=?y/B=0.01,近壁面法线方向(垂直于壁面方向)的网格增长率为1.06.

计算流场的边界条件设置如图4所示:入口边界采用速度入口(velocity-inlet);出口边界采用自由出流(outflow);两侧壁面设为对称(symmetry)边界;方柱表面设为无滑移壁面(wall).在具体的数值计算中,压力和速度耦合采用SIMPLEC法求解,动量方程采用二阶精度的离散格式.图4 计算域和边界条件示意图

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3111548