两种典型立柱截面涡激运动的分析研究

作     者：谷家扬 杨建民 肖龙飞 GU Jia-yang;YANG Jian-min;XIAO Long-fei

作者机构：江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003 上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 

出 版 物：《船舶力学》 (Journal of Ship Mechanics)

年 卷 期：2014年第18卷第10期

页      面：1184-1194页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51309123 51279104) 江苏省高校自然科学研究资助项目(13KJB570002) 江苏省船舶先进设计制造技术重点实验室资助项目(CJ1203) 江苏省高校"青蓝工程"资助 

主　　题：涡激运动 动网格 频率锁定 UDF 

摘      要：文章引入雷诺平均法求解NS方程结合SST k-ω湍流模型对两种典型立柱截面限制流向和不限制流向的涡激运动进行了数值模拟和实验对比。采用GAMBIT软件分区建立计算网格,立柱和流场的流固耦合通过计算外部流场作用于柱体的瞬时升力和拖曳力,将求解运动微分方程的四阶Runge-Kutta代码嵌入UDF求解器中,并运用动网格技术实现流场更新。研究发现,在约化速度从2到15范围内限制流向及不限制流向下圆柱横向横幅皆约为方柱的2.5倍,圆柱振幅曲线在限制流向和非限制流向均出现了跳跃现象,而方柱振幅在限制及不限制流向下皆表现为连续。限制流向下圆柱进入频率锁定区域比不限制流向下略快,而脱离锁定区域时约化速度基本相同。不限制流向下圆柱和方柱流向平衡点位移随约化速度线性增大,流向最大幅值均为0.15D左右,但振幅走势完全不同。最后对相位开关、反相、涡脱结构形式等进行了分析和讨论。