小间距比下串列双圆柱涡激振动数值模拟研究:尾流和耦合机制

摘要

对小间距比(L*=1.1 ～1.5)下串列双圆柱涡激振动的尾流和耦合机制进行了全面的研究,其中Re=100;两圆柱均仅作横向振动.对尾流的研究发现,当间距比L*=1.1 ～1.3时,小折合流速时对应经典的卡门涡街,而折合流速较大时,尾流则变得混乱起来,难以分辨其模式;当间距比L*=1.5时,尾流均为规律的2S模式.耦合机制分析发现,串列双圆柱平衡位置差的变化促成了在间距比L*=1.1时广折合流速响应的存在;而多频成分参与的不稳定耦合作用成为在间距比L*=1.2～1.3时类尾流弛振现象的诱因;大振幅响应在间距比L*=1.5时得以持续的动力则源于上游圆柱脱落旋涡产生的低压区和下游圆柱低频的运动;此外,一种新的平衡位置间歇跳跃现象在间距比L*=1.1和折合流速Ur=15时出现,且响应在上侧的新平衡位置能稳定更长的时间.