非线性能量阱作用下的串列双圆柱体流激振动特征分析

摘要

串列双柱体流激振动特性与典型单柱体涡激振动特性不同,其机理更加复杂.现有研究中,关于双柱体流激振动的抑制方法研究不足.本文以两个串列的两自由度柱体为研究对象,基于计算流体力学、结构动力学和嵌套网格技术,引入非线性能量阱被动控制装置,研究非线性能量阱作用下的串列双主体流激振动特性,分析其抑制机理.所建立的流固耦合动力学模型与文献实验数据对比验证了模型的准确性.通过一系列的仿真,得到了非线性能量阱作用下的柱体流场特征、柱体运动规律.计算结果表明,非线性能量阱作用下的柱体结构涡激振动涡脱模式由2P模式转变为2S模式,非线性能量阱通过共振俘获的方式将柱体的振动能量转移到非线性能量阱的振子上,并通过阻尼耗散掉,其本质机理是使得柱体的振动频率错开圆柱体“频率”锁定区间.同时计算结果表明,采用非线性能量阱可以大幅度抑制柱体结构的流激振动现象.