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剪切来流作用下圆柱体结构物的双自由度流致振动
  • ISSN号:1006-2467
  • 期刊名称:上海交通大学学报
  • 时间:2014.2.28
  • 页码:252-259
  • 分类:O357.1[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200240
  • 相关基金:基金项目:国家自然科学基金资助项目(11172174,51278297),高等学校博士学科点专项科研基金(20130073110096),上海市优秀学术带头人计划(13XD1402100)
  • 相关项目:典型钝体结构流致效应和机理分析与计算方法研究
中文摘要:

基于四步半隐式特征线分裂算子稳定化流体有限元方法,对二维线性剪切来流作用下弹性支撑圆柱体结构物双自由度流致振动问题进行了数值计算,着重研究雷诺数Re=150时,不同参数(频率比、剪切率与折减速度)对圆柱体结构物振动响应及其流场的影响.计算分析表明,随剪切率的增加,圆柱体结构物2个方向的频率锁定区间扩大,结构发生共振现象的范围亦增大;折减速度对圆柱钝体最大振动幅度的影响较大,在锁定区间内,圆柱振动位移较大,否则较小;在高频率比工况下圆柱运动轨迹呈‘8’字形;当频率较低时,圆柱运动轨迹随剪切率的增大由‘8’字形渐变为‘雨滴’形;在剪切来流作用下圆柱尾流模态为双单涡(2S)与涡对(P)+单涡(S)两种泄涡模式.

英文摘要:

Based on the four-step semi-implicit Characteristic-Based-Split (CBS) stabilized fluid finite element method, the flow-induced vibration of an elastically supported cylinder with two degrees of freedom in 2D planar shear flow was numerically studied. Besides, the effects of some key parameters, such as natural frequency ratio(r), shear ratio(k) and reduced velocity(ur), on vibration response of the cylinder and fluid field around it were analyzed. The results show that the lock-in range and resonant region of the cylinder broaden as k increases. The reduced velocity has a great impact on the maximum vibration amplitude of the cylinder: the amplitude is larger in the lock-in range; however, it becomes small in other cases. It is found that, in the resonant region, the orbital trajectory of the cylinder shows an 8-shaped figure at a larger r, whereas it transfers from the 8-shaped figure motion to a raindrop motion with the increase of k at the lower r. The vortex shedding patterns are 2S and P+S in the shear flow.

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期刊信息
  • 《上海交通大学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:上海交通大学
  • 主编:郑杭
  • 地址:上海市华山路1954号15F
  • 邮编:200030
  • 邮箱:shjt@chinajournal.net.cn
  • 电话:021-62933373 62932534
  • 国际标准刊号:ISSN:1006-2467
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1466/U
  • 邮发代号:4-256
  • 获奖情况:
  • 1996年全国优秀科技期刊奖,1992年、1996年、1999年国家教育部系统优秀科技期刊奖,2002年“百种重点期刊奖”,2003年百种中国杰出学术期刊,2004年教育部全国高校优秀科技期刊一等奖,2004年“百种重点期刊奖”
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:30903