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工程力学 2022年第3期39卷 222-232页

作者：郭涛张纹惠王文全罗竹梅昆明理工大学建筑工程学院工程力学系昆明650500 中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司昆明650000 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室成都610065 昆明理工大学能源与动力工程系昆明650093

由深圳市赛格广场大厦在低速风场作用下的强烈有感振动事件可知,高质量比系统的振动问题仍较突出。为澄清涡激振动中的高质量比效应,该文采用一种锐利界面浸入边界法,通过C++编程计算了低雷诺数(Re=80~150)流场中,不同高质量比(m*=14.8~... 详细信息

由深圳市赛格广场大厦在低速风场作用下的强烈有感振动事件可知,高质量比系统的振动问题仍较突出。为澄清涡激振动中的高质量比效应,该文采用一种锐利界面浸入边界法,通过C++编程计算了低雷诺数(Re=80~150)流场中,不同高质量比(m*=14.8~280)、阻尼比(ζ=0.0012~0.036)和质量-阻尼比组合m*ζ对涡激振动的影响。结果表明:通过与文献和实验结果的对比,验证了该方法的准确性和有效性;在高质量比情况下,Re质量-阻尼比组合m*ζ相同时,质量比对涡激振动的影响更加显著,即质量比低的结构系统发生涡激振动时的锁定区间更广(Re=90~140),m*=14.8的高质量比系统比m*=148的较高质量比系统提高了1.67倍,而且共振时对应的雷诺数也减小;发生共振时,尾涡脱落均为"2S"模态,最大振幅均为0.5D左右,无太大变化,即高质量比和较高质量比对振幅和锁定区间的影响并不大,但是随着ζ的增加,振幅比Y逐渐减小,振动受到了抑制。

关键词：锐利界面法浸入边界法高质量比涡激振动圆柱绕流锁定区间

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高雷诺数下高质量比圆柱涡致振动的数值模拟

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工程力学 2015年第6期32卷 200-206,230页

作者：卞正宁罗建辉湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

圆柱的涡致振动一直是研究者们关注的问题,但是以往的研究大多雷诺数不高,或者质量比较低。该文以高质量比圆柱为研究对象,采用质量-弹簧-阻尼系统,基于SST湍流模型,对结构在高雷诺数下发生涡致振动的过程进行了数值模拟和分析。通过流... 详细信息

圆柱的涡致振动一直是研究者们关注的问题,但是以往的研究大多雷诺数不高,或者质量比较低。该文以高质量比圆柱为研究对象,采用质量-弹簧-阻尼系统,基于SST湍流模型,对结构在高雷诺数下发生涡致振动的过程进行了数值模拟和分析。通过流固耦合数值计算,模拟了圆柱涡致振动的高幅分支试验现象,计算所得的最大振幅比随速度比的变化曲线与试验吻合较好。研究结果验证了流固耦合计算方法的正确性,表明SST模型适合于由强逆压梯度引起的边界层分离流动问题。数值模拟显示在高雷诺数下,高质量比的圆柱涡致振动会出现高幅分支。该文的数值分析方法可以为高雷诺数下结构涡致振动问题的研究提供参考。

关键词：涡致振动流固耦合高雷诺数高质量比数值模拟

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质量比对细长圆柱体涡激振动影响的数值研究

质量比对细长圆柱体涡激振动影响的数值研究

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作者：范杰利中国海洋大学

学位级别：硕士

随着陆上石油资源的日益减少，开发深海石油资源成为世界各国的共识，而深海开发的最关键技术就是石油立管。随着水深的增加，立管的振动幅值越来越大，流固耦合作用越来越剧烈，深水立管的涡激振动问题已经成为各国学者研究的热点。本... 详细信息

随着陆上石油资源的日益减少，开发深海石油资源成为世界各国的共识，而深海开发的最关键技术就是石油立管。随着水深的增加，立管的振动幅值越来越大，流固耦合作用越来越剧烈，深水立管的涡激振动问题已经成为各国学者研究的热点。本文采用ANSYS-CFX软件对低质量比和高质量比细长圆柱体的涡激振动进行了模拟，分析了质量比的大小对圆柱体涡激振动特性的影响。研究发现两者在相同流速，相同约化速度下的两向运动的振动频率，运动轨迹和漩涡脱落的形式明显不同，主要结论如下：在约化速度从1到10的范围内，作用在低质量比圆柱体上的拖曳力频率是升力频率的两倍,顺流向振动频率是横向振动频率的两倍;顺流向振动频率等于拖曳力频率，横向振动频率等于升力频率;这和传统的涡激振动理论保持一致，即响应频率等于荷载频率。分析表明，圆柱体中部的运动轨迹以8字形为主;在约化速度为1,2,3,时，涡泄以2S模态为主;当约化速度为4,5,6,7涡泄模态为2P模态;当约化速度为8,9,10时，基本上观察不到明显的漩涡泄放模态。在约化速度为1,2和3时，作用在高质量比圆柱体上的拖曳力频率是升力频率的两倍，顺流向振动频率是横向振动频率的两倍;顺流向振动频率等于拖曳力频率，横向振动频率等于升力频率;圆柱体中部的运动轨迹以8字形为主。当约化速度为5时，圆柱体顺流向振动频率和横向振动频率相同，都等于作用在圆柱体上的升力频率，这和传统的涡激振动理论明显不同;而且圆柱体中部的运动轨迹为椭圆形。当约化速度为4,6和7时，顺流向振动频率既不是横向振动频率的两倍，也不和横向振动频率一致;但是横向的振动频率一直等于升力频率;运动轨迹比较混乱，8字形和椭圆形轨迹夹杂在一起。约化速度为8,9和10时，圆柱体的顺流向振动频率和横向振动频率一致，都等于2.0Hz，既不等于拖曳力频率也不等于升力频率，而是接近圆柱体的固有频率，圆柱体中部运动轨迹以椭圆形为主。整个约化速度区间，涡泄模态都是规则的2S模态。本文的创新之处体现在：在同一流速和约化速度下，能够对比分析高低质量比圆柱体的涡激振动特性。结果发现了顺流向振动频率等于横向振动频率和圆柱体的运动轨迹为椭圆，这两个新的理论现象，为进一步研究细长圆柱体的涡激振动特性提供了一定的参考依据。

关键词：细长圆柱体涡激振动流固耦合低质量比高质量比

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