針對雙柱體這種極具代表性的多柱體結構,采用數值方法研究錯列距離改變引起的雙柱體流致振動特性的變化,分析間隙流與振動響應之間的相互影響關系。結果顯示:錯列雙柱體的振動模態(tài)存在周期振動、雙周期振動、多周期振動和擬周期振動等多種模態(tài)。上游柱體振幅受間距比的影響很小,間距比變化時,最大振動幅值均在約化速度U^*=6時取得。對于下游柱體,振動幅值隨間距比大幅變化,尤其是當T=0.6D（D為柱體直徑）時。隨著來流速度的變化,上下游柱體振幅曲線發(fā)生交叉,存在一個臨界約化速度U^*_c=7,當U^*>U^*_c時,上游柱體振幅低于下游柱體振幅。當T/D>0.6、U^*<8時,為間隙流主導區(qū)。在該區(qū)域內,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,柱體振動增強。 

【文章來源】：重慶大學學報. 2020,43(03)北大核心CSCD

【文章頁數】：9 頁

【部分圖文】：

柱體物理模型

如圖2所示,計算區(qū)域為尺寸為32D×16D的長方形區(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。邊界設置:進口為均勻來流,出口為壓力邊界,上下為固定壁面,柱體為運動壁面。對于柱體前端的粗糙帶采用壁函數來描述粗糙度的影響。采用結構化網格進行網格劃分,對近壁面區(qū)域實行網格加密處理,并將拓撲網格與耦合界面相結合,從而減小多柱體大幅振動時網格扭曲變形引起的計算誤差。拓撲網格是一種底層靜態(tài)的網格,該網格本身并不隨運動子塊運動,不會因拉伸或擠壓產生網格形變,其特點在于子塊區(qū)外圍網格會隨子塊運動而自動生成或崩塌消失[18]。為驗證網格無關性,計算了工況T/D=0,U*=4時,PTC雙柱體流致振動響應情況,選取了3種不同密度的網格,結果如表2所示。對比了柱體的升阻力系數(Cl、Cd),發(fā)現不同網格密度下,升阻力系數的差值很小。因此,最終選擇中等密度網格進行計算。近壁面區(qū)域中等密度網格如圖3所示。而被動控制下雙柱體流致振動模型驗證在之前的研究中已做過,詳見文獻[19]。

采用結構化網格進行網格劃分,對近壁面區(qū)域實行網格加密處理,并將拓撲網格與耦合界面相結合,從而減小多柱體大幅振動時網格扭曲變形引起的計算誤差。拓撲網格是一種底層靜態(tài)的網格,該網格本身并不隨運動子塊運動,不會因拉伸或擠壓產生網格形變,其特點在于子塊區(qū)外圍網格會隨子塊運動而自動生成或崩塌消失[18]。為驗證網格無關性,計算了工況T/D=0,U*=4時,PTC雙柱體流致振動響應情況,選取了3種不同密度的網格,結果如表2所示。對比了柱體的升阻力系數(Cl、Cd),發(fā)現不同網格密度下,升阻力系數的差值很小。因此,最終選擇中等密度網格進行計算。近壁面區(qū)域中等密度網格如圖3所示。而被動控制下雙柱體流致振動模型驗證在之前的研究中已做過,詳見文獻[19]。表2 PTC雙柱體網格無關性驗證Table 2 Grid-independent study for two PTC cylinders(T/D=0,U*=4) 序號 網格尺寸 阻力系數Cd 升力系數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】：
期刊論文
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[3]被動控制下雙圓柱靜止繞流與流致振動研究[J]. 丁林,張力,楊仲卿,張迎賀.  工程熱物理學報. 2014(07)
[4]串列雙圓柱流致振動數值模擬[J]. 及春寧,楊立紅,黃繼露,劉爽.  港工技術. 2014(03)



本文編號：3312848