均匀平面剪切流作用下圆柱体的涡激振动

摘要

对二维平面均匀剪切流作用下,弹性支撑圆柱体在横向和流向运动的涡激振动进行了数值模拟.数值计算实现了雷诺数在[2 000,5 000]内,圆柱体在不同剪切率[0.01,0.05]条件下的涡激振动.圆柱体的横向振幅、运动轨迹、振动频率和升力系数及位移时历曲线的计算结果表明,对于不同的雷诺数,存在剪切率的"锁定区间".雷诺数较小时,剪切率的锁定区间较小,随着雷诺数的增加,剪切率的锁定区间增大.在剪切率的锁定区间内,横向振幅增大,脱离剪切率锁定区间后,横向振幅迅速下降.计算结果发现圆柱体的运动轨迹可以完全不同于普遍认可的"8"形轨迹,在剪切率锁定区间内圆柱体运动轨迹似"小雨点"的外形,这是在平面横向剪切流条件下得到的圆柱体运动的新轨迹.