基于浸入边界法的方柱涡激振动数值模拟研究

【作者】 陈洁； 沈林维；

【机构】 浙江大学海洋学院舟山校区；

【摘要】 绕静止或运动方形柱体的流动具有实际的工程应用背景和重要的科学研究价值。本文利用浸入边界法对低雷诺数下绕方柱流动进行数值模拟研究,主要有三部分内容组成。首先,通过对静止方柱绕流进行二维数值模拟,将升力系数、阻力系数、斯特劳哈尔数等物理量与公开发表文献中的结果进行比较,以验证本方法对静止方柱流动数值模拟的正确和可靠。接着,利用该模型对作给定简谐运动的方柱进行数值模拟,通过比较方柱在惯性坐标系和随体坐标系中的计算结果,如升力、阻力和方柱周围的流场等,进一步证明该数值模型具有较容易处理绕运动物体流动的能力,以及计算结果的可靠性。最后,对低质量系数方柱的涡激振动进行数值模拟研究,得到方柱振动和作用其上的流体动力随约化速度的变化规律,通过分析振动方形柱体周围的瞬时流线和涡量分布,比较方柱振动频率和涡旋脱落频率,确定方柱共振区域,同时,考察流体附加质量及阻尼系数对方柱振动的影响,从而揭示方柱涡激振动的机理。更多还原