双自由度D形截面柱体流致振动的二维数值模拟
Two-dimensional numerical simulation of two-degree-of-freedom flow-induced vibration of D-section prism作者机构：天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384 交通运输部天津水运工程科学研究所港口水工建筑技术国家工程研究中心天津300456
出 版 物：《船舶力学》 (Journal of Ship Mechanics)
年 卷 期：2024年第28卷第6期
页 面：896-906页
核心收录：
学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程]
基 金：国家自然科学基金资助项目(51509178,51779172) 天津市软土特性与工程环境重点实验室开放基金资助项目(12030136)
摘 要：本文研究了D形截面柱体在顺流向和横流向两个自由度下的流致振动特性,迎流角为90°,质量比为2.6,雷诺数为370~3685,应用RANS方程采用SST k-ω湍流模型和Newmark-β法求解水流运动和柱体运动,入口流速采用匀加速法,检验了数值模型的网格和时间步长敏感性,并与相关文献的实验结果进行对比,验证了数值模型的可靠性。基于计算结果,系统分析了D形截面柱体的振幅、振动频率、水动力系数、尾涡脱落模式,以及平均位置偏移情况。结果表明,双自由度D形截面柱体在约化速度为8~14的区间内表现为涡激振动-驰振模式,尾涡多为2S和S+2S交替脱落,双自由度振幅比单自由度有显著的增大。升力主要偏向截面的直线边一侧,且升力出现了多个倍频。横流向和顺流向平均偏移量最大都可达到一倍特征长度以上。
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