间距比对圆柱系统从水流中获取能量的影响

摘要：

对均匀来流下由5个圆柱交错布置且两端刚性连接的圆柱系统的涡激振动进行了模拟，采用流固双向耦合数值方法，通过流固耦合求解器同时耦合求解流体模型和结构模型．对流速分别为0.5，0.6和0.7 m/s下，进行不同横向和流向间距比的计算，以分析间距比对由圆柱系统利用涡激振动从低速水流中获取能量及能量密度的影响．计算结果表明：在小间距比下，圆柱后无明显的涡脱落，圆柱系统振幅响应很小；但当间距比较大时，各圆柱后出现频率一致的泻涡，圆柱系统获得较大的振幅响应．获取能量随组合间距比的增大先增长较快，但当流向间距比L/D≥6，横向间距比H/D≥4时，获取能量值趋于稳定；当L/D＝6，H/D＝4时，能量密度在3个流速下都出现了最大值．因此选择L/D＝6，H/D＝4为合理的组合间距比，此时圆柱系统可从水流中充分获取能量．文中结论可作为流体机械振动系统的设计参考．

关键词：圆柱系统、涡激振动、流固双向耦合、间距比

分类号：S277.9;TK79(农田水利)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51279071

在线出版日期：2014-02-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：51-55