低雷诺数中等间距串列双方柱涡激振动的数值模拟

作     者：杜晓庆 邱涛 郑德乾 赵燕 DU Xiaoqing;QIU Tao;ZHENG Deqian;ZHAO Yan

作者机构：上海大学土木工程系上海200444 上海大学风工程和气动控制研究中心上海200444 河南工业大学土木建筑学院郑州450001 

出 版 物：《哈尔滨工业大学学报》 (Journal of Harbin Institute of Technology)

年 卷 期：2020年第52卷第10期

页      面：94-101页

核心收录：

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(51578330 51408196) 

主　　题：涡激振动 串列双方柱 弱锁定 柱心间距比 能量输入机制 数值模拟 

摘      要：为研究典型间距比串列双方柱的涡激振动特性及其耦合机制,对雷诺数为150、柱心间距比分别为2.0和4.0的串列双方柱涡激振动进行了数值模拟,探讨了方柱振动响应随来流折减速度的变化规律,以及周围流场的流态与其演变过程,重点分析了下游方柱的能量输入机制.两方柱在不同柱心间距比下均以横流向振动为主,柱心间距比为2.0时,均在双涡脱流态内发生“弱锁定(即方柱在振动锁定区的振动频率锁定值远小于1.0),其横流向最大振幅皆出现在振动锁定区内且上游方柱振幅较大;在振动锁定区内,上游方柱平均阻力系数的激增导致平均柱心间距急剧减小,扰乱了下游方柱的气动升力对振动的能量输入,导致其尾流中的旋涡极不稳定.柱心间距比为4.0时,仅下游方柱在剪切层再附流态内发生“锁定,两方柱的横流向最大振幅均出现在振动锁定区外,但上游方柱振幅远小于下游方柱,这是由于两方柱脱落的旋涡相互融合,使得气动升力对下游方柱的能量输入增强,横流向振幅和旋涡的横流向间距随之增大,造成下游方柱的尾流模态为双涡脱流态内的平行涡街模态.此外,下游方柱的横流向振幅在剪切层再附流态内也会出现较明显的极值,其对应的尾流模态均为剪切层再附流态内的平行涡街模态.