【摘 要】
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钝体绕流是工程中常见的一种流动现象,如海洋平台、摩天大楼和桥梁等工程结构的振动都与该现象紧密相关。单根柱体和多柱体的流致振动现象都受到工程设计人员的广泛关注。研究人员围绕钝体绕流开展了一系列的实验研究和数值模拟研究,主要的研究重点是柱体受到的力、振动响应、尾流结构以及柱体之间的相互作用。为了增强对结构稳定性的认识,本文开展了对串列双方柱流致振动的数值研究。本文采用有限体积法,研究了串列双方柱的振动
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钝体绕流是工程中常见的一种流动现象,如海洋平台、摩天大楼和桥梁等工程结构的振动都与该现象紧密相关。单根柱体和多柱体的流致振动现象都受到工程设计人员的广泛关注。研究人员围绕钝体绕流开展了一系列的实验研究和数值模拟研究,主要的研究重点是柱体受到的力、振动响应、尾流结构以及柱体之间的相互作用。为了增强对结构稳定性的认识,本文开展了对串列双方柱流致振动的数值研究。本文采用有限体积法,研究了串列双方柱的振动响应特性。设置了两个不同的质量比（m*=3和10）和雷诺数（Re=100和200）。间距比设置为L*=2和6,这两个数值分别对应于再附着流态和共同涡脱流态。串列方柱在低雷诺数下的响应可以分为以下5种:初始分支（IB）、下分支（LB）、上分支（UB）、去同步分支（DB）和驰振分支（GB）。Re=100时,由于方柱间的相互影响,LB出现所对应的约化速度Ur数值比单方柱要大。Re=200时,两方柱的位移存在相位滞后。上游方柱形成的剪切层附着在下游方柱的上端和下端,阻碍了下游方柱向上和向下运动,从而导致下游方柱的振幅在UB中骤降。本文依据柱体尾流结构划分了不同的尾流模式。Re=100时,再附着流态中仅出现2S的涡脱模式。共同涡脱流态中,涡脱模式有2S和C（2S）的转变。Re=200时,由于UB分支的出现,2P模式出现。在m*=3,L*=2,Ur=40,出现独立振动现象,此时两方柱之间的相互影响可忽略。本文还研究了不同分支中附加质量比ma*对振动响应的影响。随着Ur的增加,附加质量比ma*急剧降低。在IB和UB区间内,ma*为正值,柱体振幅持续增加。在LB和DB区间内,ma*为负值,柱体振幅逐步降低。在GB区间,低频振动分量所对应的ma*由负值跃变为正值,表现为柱体升力和位移的同相变化。与此同时,柱体振幅随着Ur的增加而增大。
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