二維串列圓柱的氣動(dòng)彈性計(jì)算.pdf

1、研究雙圓柱之間相互氣動(dòng)作用對(duì)于分析和控制建筑結(jié)構(gòu)抗風(fēng)有著非常重要的意義。用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬這種結(jié)構(gòu)體繞流問(wèn)題已成為一種發(fā)展趨勢(shì)，它所具有的諸多優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)使其成為空氣動(dòng)力學(xué)的一個(gè)重要的研究方向。本文利用CFD軟件FLUENT對(duì)串列雙圓柱的氣動(dòng)彈性問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的分析。 本文首先對(duì)渦致振動(dòng)問(wèn)題的基本概念、基本公式以及目前常用的數(shù)值模擬方法進(jìn)行了介紹，并著重介紹了求解不可壓縮流場(chǎng)的SIMPLE方法。為了證明FL

2、UENT軟件對(duì)渦致振動(dòng)計(jì)算的可靠性，對(duì)經(jīng)典的單圓柱渦致振動(dòng)的情況下進(jìn)行了計(jì)算，并將其結(jié)果包括振幅，渦脫落模式等與實(shí)驗(yàn)結(jié)果和其他作者的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)果吻合得很好。 接下來(lái)研究了串列放置情形時(shí)下游圓柱橫向渦致振動(dòng)問(wèn)題，計(jì)算的順風(fēng)向的間距比分別為L(zhǎng)/D=2和L/D=4，計(jì)算的雷諾數(shù)為200，并對(duì)這兩種情況的計(jì)算結(jié)果以及單圓柱的渦致振動(dòng)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。研究發(fā)現(xiàn)：（1）串列放置情形時(shí)下游圓柱渦致振動(dòng)開(kāi)始出現(xiàn)時(shí)對(duì)應(yīng)的折減速度要

3、比單圓柱的渦致振動(dòng)開(kāi)始時(shí)的折減速度大，主要原因是串列圓柱下的繞流與單圓柱的繞流有著完全不同的性質(zhì)，這一點(diǎn)很多實(shí)驗(yàn)結(jié)果中都提到，而當(dāng)下游圓柱位于上游圓柱的尾流區(qū)域中時(shí)，由于上游圓柱的渦脫落以及尾流速度的減弱對(duì)下游圓柱撞擊，使得尾流中圓柱的渦致振動(dòng)變得更為復(fù)雜。（2）兩種間距比下都捕捉到了拍現(xiàn)象和鎖定現(xiàn)象，L/D=2時(shí)的鎖定范圍和最大振幅比單圓柱的要小，而L/D=4的鎖定范圍和最大振幅都要比單圓柱的情況大。（3）橫向位移曲線中，L/D=4的