错列布置下游圆柱尾流驰振特性的数值模拟与荷载分析

摘要：

尾流驰振气动荷载在实验中测量较为复杂,利用Fluent数值模拟可以较快得到尾流驰振全过程的气动荷载并加以分析.采用基于2DRANS的SST k-ω非平稳湍流模型,利用ICEM对流域进行结构化网格划分,结合动网格技术以及用户 自定义接口编程,将计算结构响应的Newmark-β代码嵌入Fluent软件进行流固耦合数值模拟.假定上游圆柱固定,下游圆柱简化为两自由度的弹簧振子,在流向间距和横向间距为L/D=2、T/D=1,折减风速Vr=6-50,雷诺数Re=2.4×103～2.82×104的范围内,研究了下游圆柱的尾流驰振特性,并将模拟得到的尾流驰振结果与准定常数值计算结果进行对比分析.结果表明,尾流驰振振幅会随着折减风速增加而接近线性增加,Fluent数值模拟结果与已有实验结果吻合较好,验证了 SSTk-ω湍流模型模拟尾流驰振的可行性;在涡激共振区尾流抑制了下游圆柱表面的随机涡脱;下游圆柱尾流驰振运动轨迹为具有明确方向性和自限性的椭圆环;准定常数值计算方法对涡脱频率和自然频率的高倍频考虑不足,但是2种方法得到的位移时程结果吻合度非常高,自振频率的前四阶倍频的自激力对振动位移响应起主要控制作用,在一定程度上说明尾流驰振是一种自激振动.

关键词：尾流驰振、2DRANS的SST k-ω非平稳湍流模型、流固耦合、准定常数值计算方法

所属期刊栏目：45

分类号：TM723(输配电工程、电力网及电力系统)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;重庆市教委科学技术研究项目;实验室开放基金资助项目;重庆科技学院科研资助项目

在线出版日期：2023-04-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：73-82