【摘 要】
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本文应用格子Boltzmann方法模拟了低雷诺数近壁面圆柱的受迫振动和涡激振动现象,得到泄涡频率、流体力系数、振动位移及幅值等参数,并结合涡量图分析其内在联系。间隙比的变化
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本文应用格子Boltzmann方法模拟了低雷诺数近壁面圆柱的受迫振动和涡激振动现象,得到泄涡频率、流体力系数、振动位移及幅值等参数,并结合涡量图分析其内在联系。间隙比的变化范围是0.05~2.0。其中受迫振动圆柱是在Re=100时,分为移动壁面和固定壁面两种情况,研究随间隙比变化的水动力特性。涡激振动是在Re=200时,固定壁面,研究随折合速度和间隙比变化的水动力特性。 本文的主要结论如下: 在一般折合速度区间间隙比减小是抑制放涡的,尤其在间隙比为0.6以下效果显著;但在折合速度为10.4~23.6之间,间隙比减小会先抑制后促进放涡,此时不再是涡街而是单排涡。 阻力和流向位移与折合速度密切相关,有壁面边界层的情况间隙比的减小会造成阻力系数和流向位移减小。 横向力均值随着间隙比的减小迅速增加。横向力的振荡幅值随间隙比的减小变化趋势可分为两类:当固有频率与St数对应频率接近时,为先平稳再增大后减小;当固有频率在上述区间之外,其趋势为先减小,然后短暂保持在零值附近,最后小幅增加。横向振动幅值比随折合速度变化趋势在大间隙比与无限流场相似;小间隙比的情况虽然也有锁定现象,但锁定区变得很宽而矮,与无限流场差别较大。 位移曲线大多是环形,少量是不规则“8”字形。
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