圆柱涡激振动数值模拟研究
单列圆柱流体诱导振动数值模拟研究
Ａ ｓｒｃ ：Ｔｈ ｒｓ－ ｏ ｉｄ ｃｄ ｖｂａｉｎ ｏ ｏ ｏ ｙｉｄ ｒ ｔｓ ｂ ｃ ｔ ａ ｙ ｏｄ ｕ ｅ 一 ｂ ｔａｔ ｅｃｏ ｓｆ ｗ ｕ ｅ ｉｒｔ ｆａｒ ｗ ｆｃ ｌ ｅｓａ ｕ －ｆ ｉ ｌ ｌ ｎ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｒｅ ｎ ｌｓｎ ｍｂ ｒＲｅ ２ ６ × １ ｉ ｓｍｕａｅ ａｅ ｎｓ ｒａ ｅｖ ｒｉｉ ｔｏ ｎ ｕｄｓｒ ｃｕ ｅｉｔｒｃｉｎｍｏ ｅ ｃ ｒ － ． ７ ０ Ｓ ｉ ｌｔ ｂ ｓ ｄｏ ｕ ｆｃ ｏ ｔ ｔ ｍｅｈ ｄ ａ ｄ ａｆ ｉ－ｔｕ ｔｒ ｅａｔ ｄ ｌ ｎ ｏ ｐ ｄ ｃｙ ｌ ｎ ｏ ｉ ｏ ｒｔ ｇ ｔｅｅ ｅｔ ｆ ｙｉｄ ｒｍｏｉｎ ｎ ｉｐａ ｅ ｎｓ ａｉ ｈ ｆ ｃｓｏ ｌ ｅ ｔ ｓａ ｄ ｄｓ ｌｃｍｅ ｔ．Ｔｈ ｏ ｕａｉｎ ｌｒｓ ｌ ｆｔｅｖ ｒｉ ｔ ｐ ｎ ｃ ｎ ｏ ｅｃ ｍｐ ｔｔ ａ ｅ ｕｔ ｏ ｏｔｄ ｙ ｍａ ， ｏ ｓ ｈ ｌ ｄ ｆｒｅ ｉｒｔ ｅｐ ｎ ｅ ｎ ｈ ｄ ｇ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ａ ｅｐ ｅｅ ｔｄ ｆ ｉ ｏ ｃ ．ｖｂ ａｉｎ ｒｓ ｏ ｓ ．ａ ｄ ｓ ｅ ｄｎ ｒｑ ｅ ｃ ｒ ｒｓ ｎｅ ． Ｔｈ ｏ － ｎｆｒ ｆ ｗ ｈｎ ｕ ｏ ｉ ｅ ｎ ｎｕ ｉ ｍ ｏ ｂ ｉｄ ａ ｏ ｌ ｅ
王沣浩 ，姜歌东。 ，孟祥兆 ，罗昔联
（． １西安交通大学人居环境与建筑工程学院 ， １０ ９ 西安 ； ．西安交通大学机械工程学院 ， １０ ９ 西安） ７０ ４ ， ２ ７０ ４ ，
摘 要 ：基 于表 面涡方 法和 流 固耦 合模 型 ， 究 了雷诺 数 为 ２ ６ ×ｌ 时的单 列 圆柱流 体诱 导振 动 问 研 ．７ ０ 题， 并计算 了涡云 图、 流体力 、 振动 响应 、 涡脱 落频 率等． 计算模 拟 结果很 好地 重现 了刚性单 列 圆柱在 小间 隙比（．） 以宽、 １５下 窄尾 涡交替和 多频 为特征 的非均 匀流 态 ， 以及 间隙比为 ２０时的 涡脱 落现 象． ． 此外 ， 究 了单列 自由振动 的弹性 圆柱 在 间 隙比为 ２０时的流 体诱 导振动 问题 ， 果表 明 ： 大振 还研 ． 结 在
桥梁涡激振动及气动外形影响的数值模拟
桥梁涡激振动及气动外形影响的数值模拟桥梁作为连接两岸的重要交通工程，一直是工程学和运输学研究的热点之一。
其中，桥梁的涡激振动和气动外形影响是一个重要的研究方向。
本文将通过数值模拟的方法，从桥梁涡激振动和气动外形影响两个方面进行探讨，以期为桥梁工程提供理论依据和设计指导。
一、桥梁涡激振动的数值模拟涡激振动是指涡流在结构表面产生的振动现象，这种振动会给桥梁结构带来损害，并且会影响桥梁的安全性和使用寿命。
因此，研究桥梁涡激振动是十分必要的。
首先，我们需要建立桥梁的数值模型，包括桥梁的几何结构和材料性质等。
然后，我们需要在数值模型中考虑涡流对桥梁的作用，进而模拟涡激振动的发生和发展过程。
最后，我们可以通过数值模拟的结果，分析桥梁结构的受力情况，评估其抗涡激振动能力，并对其结构进行优化设计。
二、桥梁气动外形影响的数值模拟桥梁在风场中会受到风载的作用，而风载又受桥梁的外形影响。
因此，研究桥梁的气动外形影响也是十分重要的。
首先，我们需要对桥梁的气动外形进行数值模拟，考虑桥梁在风场中的受力情况。
然后，我们可以通过数值模拟的结果，评估桥梁的抗风能力，找出桥梁在风场中的薄弱环节，并对其结构进行合理的设计和改进。
三、桥梁涡激振动和气动外形影响的综合分析桥梁涡激振动和气动外形影响是相互联系、相互制约的。
因此，我们需要将两者进行综合分析，找出二者之间的内在联系，并对桥梁结构进行整体的设计和改进。
在进行综合分析时，我们需要对桥梁的数值模型进行整合，综合考虑涡激振动和气动外形的影响。
然后，我们可以通过数值模拟的结果，评估桥梁在风场中的受力情况，找出桥梁的薄弱环节，并提出相应的改进措施。
最终，我们可以得出桥梁在涡激振动和气动外形方面的优化设计方案。
四、结语桥梁涡激振动和气动外形影响的数值模拟是一个复杂而又重要的研究课题。
通过数值模拟，我们可以更加深入地了解桥梁的结构特性，并对其进行合理的设计和改进。
随着计算机技术的不断发展，数值模拟在桥梁工程中的应用将会更加广泛，为桥梁的设计和施工提供更加可靠的理论依据。
质量比对圆柱涡激特性的影响研究
质量比对圆柱涡激特性的影响研究谷家扬;杨琛;朱新耀;吴介【摘要】采用有限体积法对不同质量比圆柱在限制流向及不限制流向下的涡激振动进行了研究。
圆柱涡激振动系统简化为质量－弹簧－阻尼模型，引入雷诺平均应力模型求解不可压缩黏性 Navier-Stokes 方程，结合 SST k －ω湍流模型对限制流向和不限制流向下圆柱涡激振动进行了数值模拟。
研究发现：限制流向和不限制流向时圆柱涡激振动横向振幅均出现了初始激励分支和下端分支，不限制流向质量比2．0时还出现了超上端分支，其横向振幅最大值为1．05D，是限制流向工况的1．81倍，质量比越大两者相差越小；限制流向和不限制流向两种工况下圆柱涡激振动均发现频率锁定现象，但锁定区间不同；质量比大小对圆柱涡激振动锁定区间也有影响；最后对不同质量比下圆柱涡激振动轨迹进行了讨论分析。
%The finite volume method was used to simulate vortex-induced vibration of a circular cylinder under stream-wise limited and unlimited considering different mass ratios.The vortex-induced vibration system of the circular cylinder was simplified into a mass-spring-damping model.Reynolds-Averaged stress model was introduced to solve Navier-stokes equations under incompressible and viscous bining with SST (Shear-Stress Transport)k-ωturbulence model,the vortex induced vibration of the circular cylinder under streamwise linited and unlimited was simulated.The study results showed that the initial branch and lower branch of transverse vibration amplitude occur both in streamwise limited and unlimited cases;for mass ratio of 2.0,the upper branch occurs in streamwise unlimited case, its maximum transverse amplitude is 1.05D,it is 1.81 times of that instreamwise limited case,the larger the mass ratio, the smaller the difference;the Lock-in phenomenon is found both in streamwise limited and unlimited cases,but the Lock-in intervals are different;the mass ratios also have influences on lock-in intervals of the circular cylinder's vortex-induced vibration.Finally,the trajectories of the vortex-induced vibration of the circular cylinder under different mass ratios were discussed.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】7页(P134-140)【关键词】圆柱;质量比;涡激振动;动网格【作者】谷家扬;杨琛;朱新耀;吴介【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江 212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江 212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江 212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江 212003【正文语种】中文【中图分类】P751海洋工程中水流流经海洋平台的立柱、支撑结构、立管以及海底管线时会在尾流区产生漩涡，漩涡呈现周期性泄放，作用在结构上的力也呈现出明显的周期性，从而诱发涡激振动(Vortex-Induced Vibration, VIV)。
一种附体-旋转组合圆柱结构涡激振动计算方法
一种附体-旋转组合圆柱结构涡激振动计算方法标题：探究一种附体-旋转组合圆柱结构涡激振动计算方法在工程领域中，涡激振动是一个备受关注的课题。
涡激振动的产生和控制对于工程结构的设计和安全性有着重要的影响。
而一种附体-旋转组合圆柱结构涡激振动计算方法，正是为了解决这一问题而提出的。
本文将对这一计算方法进行评估，并探讨其深度和广度，以便读者能够更全面地理解这一复杂而重要的主题。
1. 背景介绍一种附体-旋转组合圆柱结构涡激振动计算方法，是针对涡激振动问题的一种新的解决方案。
在工程实践中，例如风力发电机叶片、桥梁结构等，都存在涡激振动的问题，因此这一计算方法具有广泛的应用前景。
2. 定义和原理这种计算方法的基本原理是将圆柱结构视为由两部分组成：一部分为附体圆柱，另一部分为旋转圆柱。
在流体作用下，这两部分圆柱会产生不同形式的振动，并且相互影响。
通过数值模拟和实验验证，可以得到不同工况下的涡激振动特性，从而提供给工程设计和优化的依据。
3. 计算方法这种计算方法涉及到多个工程学科的知识，包括流体力学、结构动力学、数值模拟等。
在实际应用中，需要进行复杂的理论推导和工程实验，结合计算机模拟技术，才能得到准确可靠的结果。
其独特之处在于将附体和旋转两种不同形式的圆柱结构进行耦合分析，更贴近实际工程应用。
4. 个人观点和理解对于我个人而言，我认为这种计算方法的提出是一个具有里程碑意义的进步。
涡激振动一直以来都是工程领域中的难题，而这种方法为我们提供了一种新的思路和工具，来更好地理解和应对涡激振动问题。
这也对工程设计和安全性提出了更高的要求，需要更加深入地理解和应用这一方法。
5. 总结回顾在本文中，我们对一种附体-旋转组合圆柱结构涡激振动计算方法进行了全面评估。
通过深度和广度的探讨，我们对这一复杂课题有了更全面的理解。
这种方法的提出为工程实践带来了新的思路和工具，同时也提出了更高的挑战和要求。
我们有理由相信，这一计算方法将在工程领域中发挥重要作用，并且不断得到改进和完善。
双圆柱尾流致涡激振动的质量比效应及其机理
双圆柱尾流致涡激振动的质量比效应及其机理【摘要】本文研究了双圆柱尾流致涡激振动的质量比效应及其机理。
在分析了该研究的背景和意义。
在正文中首先介绍了双圆柱尾流致涡激振动的基本情况，然后探讨了质量比对振动特性的影响以及其机理分析。
接着进行了实验验证和数值模拟结果的展示。
结论部分总结了质量比效应在双圆柱尾流致涡激振动中的重要性，并展望了未来的研究方向。
通过这篇文章的研究，可以更深入地了解双圆柱尾流致涡激振动的质量比效应对振动特性的影响，并为相关工程应用提供理论支持。
【关键词】双圆柱尾流、致涡激振动、质量比效应、振动特性、机理分析、实验验证、数值模拟、重要性、未来研究、引言、正文、结论1. 引言1.1 研究背景研究背景中的振动特性是指在双圆柱尾流致涡激振动过程中出现的周期性振动现象，这种振动不仅会影响结构的稳定性，还可能会导致结构的疲劳破坏。
深入研究双圆柱尾流致涡激振动的振动特性及其影响因素具有重要的理论和实际意义。
1.2 研究意义双圆柱尾流致涡激振动是工程领域中一个常见的现象，其振动特性对结构安全和稳定性有着重要影响。
在研究中发现，质量比效应是影响双圆柱振动特性的重要因素之一，其能够显著改变系统的动态响应。
深入探究质量比效应在双圆柱尾流致涡激振动中的作用机理，对于揭示系统振动行为的规律，优化结构设计，提高系统稳定性具有重要意义。
研究质量比效应在双圆柱尾流致涡激振动中的影响可以为工程实践提供重要参考依据，为预测和控制系统振动提供理论支持。
该研究也有助于深化对流体力学和结构动力学的理解，为相关学科领域的发展做出贡献。
探究质量比效应在双圆柱尾流致涡激振动中的机理及其影响对于推动工程科学的前沿研究具有重要意义。
2. 正文2.1 双圆柱尾流致涡激振动简介双圆柱尾流致涡激振动是指在两个平行排列的圆柱绕流情况下，尾流的相互作用引起了振动现象。
这种现象在工程实践和科学研究中具有重要意义，因为它会导致结构的疲劳破坏，影响流体-结构耦合系统的稳定性和性能。
双圆柱尾流致涡激振动的质量比效应及其机理
双圆柱尾流致涡激振动的质量比效应及其机理在流体力学和结构力学中，涡激振动是一种常见的现象，它可以导致机械结构的疲劳和破坏。
双圆柱尾流致涡激振动作为一种典型的流固耦合问题，一直受到学术界的关注。
在实际应用中，双圆柱尾流致涡激振动的机理和影响因素对于结构的设计和安全性评估具有重要意义。
本文将从双圆柱尾流致涡激振动的质量比效应及其机理入手，对该问题进行分析和探讨。
1. 双圆柱尾流致涡激振动的基本特性双圆柱尾流致涡激振动是指在流体中，两个平行圆柱之间的流动会产生一个涡街，这个涡街会产生一个周期性的激振力，从而引起结构的振动。
双圆柱尾流致涡激振动具有以下基本特性：（1）流场特性：双圆柱尾流致涡激振动的流场特性主要包括速度场和压力场。
在两个平行圆柱之间的流动中，由于圆柱的存在，流体会产生一个高速区和一个低速区。
在高速区，流体速度较快，压力较低；在低速区，流体速度较慢，压力较高。
这种速度和压力的差异会导致流体产生一个涡街，从而引起结构的激振。
（2）涡街特性：双圆柱尾流致涡激振动的涡街特性主要包括涡街的频率和振幅。
涡街的频率是指涡街的周期性变化，通常用斯特劳哈尔数（Strouhal number）来表示。
涡街的振幅是指涡街引起的结构振动的幅度，通常用结构的振幅来表示。
（3）结构响应特性：双圆柱尾流致涡激振动的结构响应特性主要包括结构的振幅和结构的频率响应。
结构的振幅是指结构在涡街作用下的振动幅度，通常用位移或加速度来表示。
结构的频率响应是指结构在不同频率下的振动响应特性，通常用频率响应函数来表示。
2. 质量比效应对双圆柱尾流致涡激振动的影响质量比是指结构质量与流体质量之比。
在双圆柱尾流致涡激振动中，质量比是一个重要的影响因素。
质量比的大小会影响结构的振动特性和涡街的产生和演化过程。
具体来说，质量比的大小对双圆柱尾流致涡激振动的影响主要表现在以下几个方面：（1）涡街的产生和演化过程：质量比的大小会影响涡街的产生和演化过程。
高雷诺数下圆柱顺流向和横向涡激振动分析
ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ Ｆ Ｌ Ｕ ＥＮ Ｔ． Ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｍｅ ｓ ｈ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ｏ ｆ Ｆ Ｌ ＵＥＮ Ｔ。 ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ＤＯ Ｆ ａ ｎ ｄ ｔ ｗ ｏ ． Ｄ ＯＦ ｌ ｆ ｕ ｉ ｄ 。 ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
摘 要 ：利用 Ｃ Ｆ Ｄ方法， 研究了较高雷诺数下圆柱流向与横向耦合涡激振动特性。利用 Ｆ Ｌ Ｕ Ｅ Ｎ Ｔ软件求解粘性
Ｎ ａ ｖ ｉ ｅ ｒ — Ｓ ｔ ｏ ｋ ｅ ｓ 方程 、 圆柱涡激振动 的结构动力响应方程 ， 运用动 网格技术 ， 实 现流 固耦合 ， 对圆柱进行 了单 自由度和两 自 由度 涡激振动 的数值模拟 ， 得到了雷诺数 为 ２ ． ５×１ ０ ～ ２ ． ５×１ ０ 范 围 内的圆柱涡激振 动的升力 系数 、 阻力系数 、 振 幅比 及频率 比随约化速度变化 的规律 ， 捕 捉到涡激 流固耦合振动 的“ 锁定 ” “ 相位开关 ” 等现象 ， 结果 表明在此 雷诺 数范 围内锁 定 区域对应 的折减速度范 围为 Ｕ ｒ ＝３— ７ ． ５ 。对 比单 自由度及两 自由度 的模拟结果 ， 表 明在低质 量 比情况下 ， 流 向的振 动
ｆ ｏ ｒ ａ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕｌ ａ ｒ ｃ ｙ ｌ ｉ ｎｄ ｅ ｒ ｕ ｎｄ ｅ ｒ ｈ ｉ ｇ ｈ Ｒｅ ｙ ｎ ｏ ｌ ｄｓ ｎ ｕ ｍ ｂｅ ｒ
基于双向流固耦合的灯柱涡激振动分析
基于双向流固耦合的灯柱涡激振动分析康友良;董国朝;韩艳;李振鹏【摘要】对有焊缝圆形断面的灯柱在不同风向角下的涡激振动响应进行了数值模拟研究.基于计算流体动力学方法,采用大涡模拟湍流模型,求解不可压缩流体N-S 方程.通过编写自定义程序代码UDF,对Fluent软件进行了二次开发,将求解结构振动响应的Newmark-β算法嵌入到Fluent软件中.结合\"刚性边界层运动区域+动网格运动区域\"的动网格划分策略,对灯柱结构涡激振动响应进行了双向流固耦合数值模拟.研究结果表明:当来流风速处于5.25 m/s(0°风向角工况)和6.25 m/s(90°和-90°风向角工况)附近时,会出现\"锁定\"现象;而在其他风速区间,会出现\"拍\"现象.该流固耦合计算方法捕捉到了灯柱从\"拍\"到\"锁定\"再回到\"拍\"现象的全过程.在锁定区域附近,灯柱的涡激共振位移幅值远大于在非锁定区域灯柱的涡激共振位移幅值.【期刊名称】《交通科学与工程》【年(卷),期】2019(035)003【总页数】8页(P43-50)【关键词】灯柱;涡激振动;动网格;双向流固耦合【作者】康友良;董国朝;韩艳;李振鹏【作者单位】长沙理工大学土木工程学院,湖南长沙410114;长沙理工大学土木工程学院,湖南长沙410114;长沙理工大学土木工程学院,湖南长沙410114;长沙理工大学土木工程学院,湖南长沙410114【正文语种】中文【中图分类】TU130.2521目前，在中国修建的许多特大跨桥梁上，用于照明的灯柱属于细长杆件，且对风荷载非常敏感。
轻质、低阻尼比钢材在灯柱中使用非常广泛，发生涡激振动的几率也大幅提高。
涡激共振尽管不会导致灯柱直接破坏，但它具有发生风速低、频率大的特点，会加速灯柱局部疲劳损伤，造成施工和运营安全隐患[1]。