高雷诺数范围内不同形状柱体流致振动特性研究.pdf

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1、振动与冲击第34卷第12期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK高雷诺数范围内不同形状柱体流致振动特性研究丁林，张力，姜德义(1．重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室，重庆400044；2．重庆大学资源及环境科学学院，重庆400044)摘要：流致振动是自然界和工程领域中普遍存在的一种流固耦合现象，其流固耦合过程非常复杂，涉及许多科学上的难题，一直是国际前沿研究热点之一。针对不同截面形状柱体的流致振动进行数值计算，研究高雷诺数范围内(30000≤Re≤110000)柱体流致振动特性，分析柱体振幅、频率和尾迹旋涡形态。结果表明

2、，粗糙表面圆柱和类梯形柱I的的流致振动响应强于其他形状柱体，最大振幅达到3．5D。圆柱、方柱、三角柱和类梯形柱I的流致振动随来流速度变化均观察到明显的涡致振动初始分支、上部分支和驰振。类梯形柱Ⅱ出现高频低幅振动，未观察到明显的振动分支。另外，柱体流致振动振幅和频率与尾迹旋涡形态紧密相关，在不同的振动分支，尾迹呈现出不同的旋涡形态。关键词：流致振动；旋涡脱落；涡致振动；驰振中图分类号：TK72文献标志码：ADOI：10．13465／j．cnki．jVS．2015．12．030Flow．inducedmotionofblufbodieswithdife

3、rentcrosssectionsinflowfieldwithhighReynoldsnumberDINGLinl1。ZHANGLi．JIANGDe一(1．KeyLaboratoryofLow-gradeEnergyUtilizationTechnologiesandSystems(ChongqingUniversity)，MinistryofEducationofChina，Chongqing400044，China；2．CollegeofResourcesandEnvironmentalScience，ChongqingUniversity，

4、Chongqing400044，China)Abstract：Flow—inducedmotion(FIM)iswidelyexistinginthenatureandengineeringapplications．TheinteractionsbetweenstructureandflowareoftenverycomplexandtheFIMisoneoftheresearchfocusesinthefluid—structureinteractiondynamics．Inthepresentstudy，FIMofcylinderswithdi

5、fferentcrosssectionswasnumericallystudiedintheflowfieldwithhighReynoldsnumberrangeof30000≤Re≤110000．Theamplitude，frequency，andvortexpatternsofeachcylinderwereexamined．Theresultsindicatethattheamplitudesofthecircularcylinderwithroughsurfaceandthequasi—trapezoidcylinderIarehighe

6、rthanothers，andthemaximumamplitudeof3．5timesofdiametersisreached．TheinitialbranchofVIV(vortex-inducedvibration)，theupperbranchofVIVandgallopingarecorrectlypredictedintheoscillationsofthecircularcylinder，squarecylinder，triangularprism，andquasi-trapezoidcylinderI．FIMwithhighfreq

7、uencyandsmallamplitudeisachievedforthequasi—trapezoidcylinder11，butnoFIMbranchcanbeobserved．Inaddition，thevortexpatternofcylinderiscloselyrelatedwiththeamplitudeandfrequecyresponses，andthevortexpatternisstablewhenthecylinderisinonebranch．Keywords：flow—inducedmotion；vortexshedd

8、ing；vortex—inducedvibration；galloping钝体是工程中一种常见的非流线型结构，在一定脱离钝