小间距比下串列双圆柱涡激振动数值模拟研究:振动响应和流体力

摘要

对小间距比(L*=1.1～1.5)下串列双圆柱涡激振动进行了数值模拟研究,其中Re=100,折合流速为Ur=3 ～30,质量比为m*=2.0.为保证圆柱之间的距离不变,两圆柱均仅作横向振动.根据圆柱响应的不同将间距比范围内的涡激振动分为三种:①间距比L*≤1.1时,响应存在于较大的折合流速(Ur=4 ～28)范围内;②间距比L* =1.2～1.3时,在大折合流速时,类似于高雷诺数时的尾流弛振出现;③间距比L*≥1.5时,响应随折合流速增加并达到最大值,之后随折合流速缓慢减小,并最终稳定在较大的幅值上.对应不同的响应类型,上游和下游圆柱的流体力也呈现不同的变化;由于受到上游圆柱的屏蔽,下游圆柱的阻力均值要明显小于上游圆柱;在出现尾流弛振的区域,两圆柱的升力均方根随折合流速增加;此外,某些折合流速下圆柱之间的非稳定耦合作用也被反映出来.