平动与转动受迫谐振圆柱的水动力特性分析

摘要：

通过求解二维不可压缩黏性流体的Navier-Stokes方程,对低雷诺数下圆柱同时具有周期性旋转和横流向振动的流固耦合问题开展了数值分析研究.重点考察了不同强迫振动频率(f*([0.5,2.o])以及转动与平动之间的相位差(ψ=±180°,±120°,±60°及0°)下,圆柱结构的受力特性、锁定模式及尾迹涡流场演化特征.数值分析结果表明,在周期性转动和平动的联合激励下,流动过程除存在常规的基本锁定(Primary Lock-in)现象外,还存在非线性准周期锁定(Quasi-periodic Lock-in)现象;旋转运动与横流振动之间的相位差ψ对锁定形式及锁定的频率区间有重要影响,对称的正负相位差可导致高度一致或截然不同的锁定形式;两自由度谐振圆柱的水动力系数在锁定条件下会发生明显跳跃,总体上随强迫振动频率的增大而增大;对于特殊的准周期锁定情况,尾迹区内存在涡旋结构的多级次非线性分叉行为,尾涡演化过程遵循准周期特性.

关键词：圆柱、旋转振动、横流向振动、准周期锁定、尾涡模式

所属期刊栏目：36

分类号：P751(海洋工程)

资助基金：国家重点基础研究发展计划973计划2014CB046803;国家自然科学基金51409035,51279029

在线出版日期：2017-08-16（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：31-40