【摘 要】
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本研究探究两个等直径的振动圆柱在流体中的相互作用.研究有助于对海上结构物稳定性,鱼群游动等工程、生物中的流固耦合现象有更深的理解.在所研究的情形中,主动圆柱进行强制振动,而被动圆柱则沿着两圆柱中心线方向做受迫运动.共计算了1080个二维振动的工况,其中被动圆柱的结构阻尼系数为0、无量纲质量为1.5,两圆柱无量纲初始间距为0.3～2.0,主动圆柱的KC数为0.8～7.7、Stokes数为110,无量
【机 构】
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上海交通大学,高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海200030;剑桥大学,工程系,剑桥市,剑桥郡,英国, CB2 1PZ
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本研究探究两个等直径的振动圆柱在流体中的相互作用.研究有助于对海上结构物稳定性,鱼群游动等工程、生物中的流固耦合现象有更深的理解.在所研究的情形中,主动圆柱进行强制振动,而被动圆柱则沿着两圆柱中心线方向做受迫运动.共计算了1080个二维振动的工况,其中被动圆柱的结构阻尼系数为0、无量纲质量为1.5,两圆柱无量纲初始间距为0.3～2.0,主动圆柱的KC数为0.8～7.7、Stokes数为110,无量纲振动频率为0.05～3.2.主动圆柱的参数组合覆盖了由Tatsuno和Bearman所定义的流态区域A*,B,E,G.当KC数较小时,即在流态区域A*,B中,被动圆柱振动的主频率基本与主动圆柱一致.当KC继续增大,即在流态区域E,G中,主动圆柱振动频率的增大会使得被动圆柱振动的主频率趋近于0或者趋近于被动圆柱的浸没自然频率.主动圆柱KC的增大使被动圆柱的振动中心向远离主动圆柱的方向漂移,并且使被动圆柱的响应变得不规律.此时两圆柱的耦合不再具有周期性,尤其是当主动圆柱振动频率也较大时.另外,伴随着KC数增大,被动圆柱的位移频谱中与其浸没自然频率对应的频率分量越来越显著,并且可以超过与主动圆柱振动频率对应的频率分量.
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