針對(duì)雙柱體這種極具代表性的多柱體結(jié)構(gòu),采用數(shù)值方法研究錯(cuò)列距離改變引起的雙柱體流致振動(dòng)特性的變化,分析間隙流與振動(dòng)響應(yīng)之間的相互影響關(guān)系。結(jié)果顯示:錯(cuò)列雙柱體的振動(dòng)模態(tài)存在周期振動(dòng)、雙周期振動(dòng)、多周期振動(dòng)和擬周期振動(dòng)等多種模態(tài)。上游柱體振幅受間距比的影響很小,間距比變化時(shí),最大振動(dòng)幅值均在約化速度U^*=6時(shí)取得。對(duì)于下游柱體,振動(dòng)幅值隨間距比大幅變化,尤其是當(dāng)T=0.6D（D為柱體直徑）時(shí)。隨著來流速度的變化,上下游柱體振幅曲線發(fā)生交叉,存在一個(gè)臨界約化速度U^*_c=7,當(dāng)U^*>U^*_c時(shí),上游柱體振幅低于下游柱體振幅。當(dāng)T/D>0.6、U^*<8時(shí),為間隙流主導(dǎo)區(qū)。在該區(qū)域內(nèi),上游柱體脫落的漩渦形成間隙流,附著在下游柱體的表面,使下游柱體的邊界層分離提前,柱體振動(dòng)增強(qiáng)。 

【文章來源】：重慶大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,43(03)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

柱體物理模型

如圖2所示,計(jì)算區(qū)域?yàn)槌叽鐬?2D×16D的長(zhǎng)方形區(qū)域。上游柱體位于H/2(H=16D)處,距離入口端Lu=10D,距離出口端Ld=20D,兩柱體x方向上圓心距為d。邊界設(shè)置:進(jìn)口為均勻來流,出口為壓力邊界,上下為固定壁面,柱體為運(yùn)動(dòng)壁面。對(duì)于柱體前端的粗糙帶采用壁函數(shù)來描述粗糙度的影響。采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格劃分,對(duì)近壁面區(qū)域?qū)嵭芯W(wǎng)格加密處理,并將拓?fù)渚W(wǎng)格與耦合界面相結(jié)合,從而減小多柱體大幅振動(dòng)時(shí)網(wǎng)格扭曲變形引起的計(jì)算誤差。拓?fù)渚W(wǎng)格是一種底層靜態(tài)的網(wǎng)格,該網(wǎng)格本身并不隨運(yùn)動(dòng)子塊運(yùn)動(dòng),不會(huì)因拉伸或擠壓產(chǎn)生網(wǎng)格形變,其特點(diǎn)在于子塊區(qū)外圍網(wǎng)格會(huì)隨子塊運(yùn)動(dòng)而自動(dòng)生成或崩塌消失[18]。為驗(yàn)證網(wǎng)格無關(guān)性,計(jì)算了工況T/D=0,U*=4時(shí),PTC雙柱體流致振動(dòng)響應(yīng)情況,選取了3種不同密度的網(wǎng)格,結(jié)果如表2所示。對(duì)比了柱體的升阻力系數(shù)(Cl、Cd),發(fā)現(xiàn)不同網(wǎng)格密度下,升阻力系數(shù)的差值很小。因此,最終選擇中等密度網(wǎng)格進(jìn)行計(jì)算。近壁面區(qū)域中等密度網(wǎng)格如圖3所示。而被動(dòng)控制下雙柱體流致振動(dòng)模型驗(yàn)證在之前的研究中已做過,詳見文獻(xiàn)[19]。

采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格劃分,對(duì)近壁面區(qū)域?qū)嵭芯W(wǎng)格加密處理,并將拓?fù)渚W(wǎng)格與耦合界面相結(jié)合,從而減小多柱體大幅振動(dòng)時(shí)網(wǎng)格扭曲變形引起的計(jì)算誤差。拓?fù)渚W(wǎng)格是一種底層靜態(tài)的網(wǎng)格,該網(wǎng)格本身并不隨運(yùn)動(dòng)子塊運(yùn)動(dòng),不會(huì)因拉伸或擠壓產(chǎn)生網(wǎng)格形變,其特點(diǎn)在于子塊區(qū)外圍網(wǎng)格會(huì)隨子塊運(yùn)動(dòng)而自動(dòng)生成或崩塌消失[18]。為驗(yàn)證網(wǎng)格無關(guān)性,計(jì)算了工況T/D=0,U*=4時(shí),PTC雙柱體流致振動(dòng)響應(yīng)情況,選取了3種不同密度的網(wǎng)格,結(jié)果如表2所示。對(duì)比了柱體的升阻力系數(shù)(Cl、Cd),發(fā)現(xiàn)不同網(wǎng)格密度下,升阻力系數(shù)的差值很小。因此,最終選擇中等密度網(wǎng)格進(jìn)行計(jì)算。近壁面區(qū)域中等密度網(wǎng)格如圖3所示。而被動(dòng)控制下雙柱體流致振動(dòng)模型驗(yàn)證在之前的研究中已做過,詳見文獻(xiàn)[19]。表2 PTC雙柱體網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證Table 2 Grid-independent study for two PTC cylinders(T/D=0,U*=4) 序號(hào) 網(wǎng)格尺寸 阻力系數(shù)Cd 升力系數(shù)Cl 上游 下游 上游 下游 1 180×60 1.029 -0.060 0.287 0.537 2 240×70 1.039 -0.065 0.299 0.561 3 360×80 1.038 -0.067 0.298 0.559

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]低雷諾數(shù)下串列雙圓柱渦激振動(dòng)的數(shù)值模擬[J]. 張大可,趙西增,胡子俊,王凱鵬.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(02)
[2]串列雙圓柱流致振動(dòng)的數(shù)值模擬及其耦合機(jī)制[J]. 及春寧,陳威霖,黃繼露,徐萬海.  力學(xué)學(xué)報(bào). 2014(06)
[3]被動(dòng)控制下雙圓柱靜止繞流與流致振動(dòng)研究[J]. 丁林,張力,楊仲卿,張迎賀.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2014(07)
[4]串列雙圓柱流致振動(dòng)數(shù)值模擬[J]. 及春寧,楊立紅,黃繼露,劉爽.  港工技術(shù). 2014(03)



本文編號(hào)：3312848