【摘 要】
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圆柱体涡激振动问题广泛存在于海洋工程、土木工程等诸多领域,但多数研究是针对恒定来流、光滑圆柱等条件,与实际工程存在较大差异。而研究振荡来流下粗糙圆柱体的涡激振动响应更贴合实际情况,具有重要的学术价值和工程价值。本文采用二维非定常雷诺平均N-S方程和剪应力运输k-ω模型,结合四阶龙格库塔法,选取四种不同粗糙度（Ks/D）对单、双自由度圆柱,在KC（Keulegan-Carpenter number）
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圆柱体涡激振动问题广泛存在于海洋工程、土木工程等诸多领域,但多数研究是针对恒定来流、光滑圆柱等条件,与实际工程存在较大差异。而研究振荡来流下粗糙圆柱体的涡激振动响应更贴合实际情况,具有重要的学术价值和工程价值。本文采用二维非定常雷诺平均N-S方程和剪应力运输k-ω模型,结合四阶龙格库塔法,选取四种不同粗糙度（Ks/D）对单、双自由度圆柱,在KC（Keulegan-Carpenter number）=20、折合速度从1至20条件下的涡激振动响应进行数值研究。比较了不同粗糙度圆柱与光滑圆柱涡激振动位移、结构振动频率、水动力系数、漩涡脱落模式和运动轨迹的区别。数值结果表明:（1）对于粗糙圆柱而言,如果振动呈现出良好的周期性和规律性,则振动频率与一个振荡流周期内脱落的涡对数存在特定的对应关系。（2）对于粗糙圆柱而言,无论单自由度还是双自由度,均呈现出多频率振动的特征。除个别折合速度情况外,其在横流方向（CF）上的振动频率始终为振荡流频率的整数倍;在顺流方向（IL）上的振动频率始终与振荡流频率保持一致,且不随粗糙度的改变而改变。（3）对于单自由度粗糙圆柱,粗糙度的增大会使其在横流方向上的最大振动位移会呈现出先增大后减小的变化趋势,但对整体变化趋势影响较小。粗糙度增大至2×10-2时,会使小折合速度范围内的圆柱升、阻力系数均方根值产生明显变化。（4）对于双自由度粗糙圆柱,粗糙度的增大会使其在横流方向上的最大振动位移减小,顺流方向上的最大振动位移增大。（5）振荡来流下粗糙圆柱会出现S涡泄模式或C+S涡泄模式,特定条件下还会出现SS涡泄模式。
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