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圆柱群流致振动响应和尾流特性耦合机制
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作者 李响赫 张志猛 +2 位作者 及春宁 赵航浩 张妍 《振动与冲击》 北大核心 2025年第5期50-59,105,共11页
采用基于嵌入式迭代的浸入边界法对均匀流场中圆柱群的横向流致振动进行了二维直接数值模拟。圆柱群中相邻柱体正交排列,间距比为L/D=3.20、8.00,折合流速为U_(r)=2~11,Re=100,圆柱质量比m^(*)=2。研究发现:不同间距比下,圆柱群前排和... 采用基于嵌入式迭代的浸入边界法对均匀流场中圆柱群的横向流致振动进行了二维直接数值模拟。圆柱群中相邻柱体正交排列,间距比为L/D=3.20、8.00,折合流速为U_(r)=2~11,Re=100,圆柱质量比m^(*)=2。研究发现:不同间距比下,圆柱群前排和后排的圆柱分别呈现出涡激振动和尾流驰振的响应特征;后排圆柱的振幅普遍大于前排圆柱,小间距比圆柱群的最大振幅高于大间距比的情况;前排相邻圆柱(横流向)的脱涡模式为稳定的同相同步和反相同步模式,或者两种同步模式的切换。顺流向上,小间距比前排相邻圆柱分别呈现延展体和重附着模式,而大间距比下均为共同脱涡模式。各圆柱的主频f^(*)、振幅与升力-位移相位差之间存在紧密的联系。随着U_(r)的增大,圆柱升力-位移相位差会从0°跳转到180°,分别对应流体对圆柱振动的激励和抑制作用,其中后排圆柱完成相位转换需要过渡的折合流速区间更大。相邻并列圆柱之间存在微小的振动频率差,其位移之间的相位差不稳定。随着U_(r)的增大,大间距比圆柱群相位差稳定的范围总体向上游缩窄,而小间距比时则向下游扩张。 展开更多
关键词 圆柱群 流致振动 尾涡模式 相位差
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倾斜流作用下柔性立管涡激振动的数值模拟 被引量:9
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作者 及春宁 邢国源 +1 位作者 张力 许栋 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期324-331,共8页
针对倾斜角度为60°来流作用下细长柔性立管的涡激振动问题,应用基于浸入边界法的三维水动力并行计算程序Cg LES_IBM,并结合隐式结构动力计算程序X-code,进行了直接数值模拟。研究发现:柔性立管振动表现出明显的驻波特征,绝大部分... 针对倾斜角度为60°来流作用下细长柔性立管的涡激振动问题,应用基于浸入边界法的三维水动力并行计算程序Cg LES_IBM,并结合隐式结构动力计算程序X-code,进行了直接数值模拟。研究发现:柔性立管振动表现出明显的驻波特征,绝大部分的振动能量集中在一个窄频段上。两向振动的相位差沿展向周期性变化,在顺流向振动结点处出现180°的相位切换,振动轨迹也对应出现了逆时针和顺时针"8"字形的变化。流体力的时空分布呈现行波和驻波的混合模式。立管大部分处于激励状态,仅在横流向振动结点以下一定范围内处于阻尼状态。倾斜的尾流导致流体力也呈现出一定的行波特征。 展开更多
关键词 浸入边界法 柔性立管 倾斜流 激振动 尾涡模式 能量传递 行波 驻波
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不同固有频率比条件下圆柱双自由度涡激振动特性的数值研究 被引量:4
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作者 翟云贺 康庄 +1 位作者 宋儒鑫 孙丽萍 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2018年第4期50-59,共10页
采用RANS方法,结合SST k-ω湍流模型,对不同顺流向与横顺流向固有频率的比值(即固有频率比,fnx/fny)条件下低质量比圆柱体的双自由度涡激振动进行了二维数值模拟。圆柱体的质量比为2.6,雷诺数范围为2 500~18 750,相应的约化速度范围为2~... 采用RANS方法,结合SST k-ω湍流模型,对不同顺流向与横顺流向固有频率的比值(即固有频率比,fnx/fny)条件下低质量比圆柱体的双自由度涡激振动进行了二维数值模拟。圆柱体的质量比为2.6,雷诺数范围为2 500~18 750,相应的约化速度范围为2~15,包括了经典试验中出现的整个锁定范围。通过研究发现,固有频率比是影响振动特性的重要参数,随着固有频率比的增加,响应幅值逐渐降低且向更高的约化速度偏移;在低约化速度范围内,固有频率比对顺流向和横流向振动之间的相位差以及升力频率有较大影响,从而得到各种不同偏向的8字形轨迹;最后对不同固有频率比条件下的尾涡模式进行了讨论,给出了对应不同约化速度时的尾涡模式。 展开更多
关键词 激振动 尾涡模式 固有频率比 双自由度 振动轨迹 圆柱绕流
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平动与转动受迫谐振圆柱的水动力特性分析 被引量:2
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作者 刘名名 唐国强 +1 位作者 吕林 滕斌 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第11期31-40,共10页
通过求解二维不可压缩黏性流体的Navier-Stokes方程,对低雷诺数下圆柱同时具有周期性旋转和横流向振动的流固耦合问题开展了数值分析研究。重点考察了不同强迫振动频率(f*([0.5,2.0])以及转动与平动之间的相位差(φ=±180°,... 通过求解二维不可压缩黏性流体的Navier-Stokes方程,对低雷诺数下圆柱同时具有周期性旋转和横流向振动的流固耦合问题开展了数值分析研究。重点考察了不同强迫振动频率(f*([0.5,2.0])以及转动与平动之间的相位差(φ=±180°,±120°,±60°及0°)下,圆柱结构的受力特性、锁定模式及尾迹涡流场演化特征。数值分析结果表明,在周期性转动和平动的联合激励下,流动过程除存在常规的基本锁定(Primary Lock-in)现象外,还存在非线性准周期锁定(Quasi-periodic Lock-in)现象;旋转运动与横流振动之间的相位差φ对锁定形式及锁定的频率区间有重要影响,对称的正负相位差可导致高度一致或截然不同的锁定形式;两自由度谐振圆柱的水动力系数在锁定条件下会发生明显跳跃,总体上随强迫振动频率的增大而增大;对于特殊的准周期锁定情况,尾迹区内存在涡旋结构的多级次非线性分叉行为,尾涡演化过程遵循准周期特性。 展开更多
关键词 圆柱 旋转振动 横流向振动 准周期锁定 尾涡模式
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