横流向热浮升力对并列双圆柱流致振动的影响

采用浸入边界法对横流向热浮升力作用下并列双圆柱的流致振动进行数值模拟研究。详细总结了理查森数Ri=3条件下并列双圆柱的最大振幅、时均位移、升阻力系数、频率特性和尾流模式等随间距比及折合流速的变化规律。研究发现:在横流向热浮升力作用下,并列双圆柱振幅和升、阻力系数呈现不对称特点,振动响应除出现涡激振动外,在更高折合流速下出现驰振;圆柱振动平衡位置相对其初始位置均发生与热浮升力反向的偏移,偏移量随折合流速增大而增加;在涡振阶段,并列双圆柱尾流场表现出稳定的宽窄尾流模式,两个圆柱的泄涡基本保持反相同步;在驰振阶段,尾流场表现为同相同步模式,圆柱的振动响应出现了倍频锁定现象。

热浮升力作用下并列双圆柱不对称振动特性

该文采用嵌入式迭代浸入边界法对热浮升力作用下并列圆柱的涡激振动进行了数值模拟研究。并列圆柱处于均匀来流之中,圆柱弹性支撑并被限制在横流向上振动,圆柱表面被加热以产生横流向的热浮升力。该文对理查森数Ri=1条件下并列圆柱涡激振动的最大振幅、时均位移、水动力系数、脱涡频率、涡量场关于温度场随间距比和折合流速的变化规律进行了分析。研究发现:相比于等温流动,横流向热浮升力存在时,并列圆柱振动响应呈现不对称特点,下方圆柱的涡激振动被激励,而上方圆柱的涡激振动被抑制,形成了宽窄尾流模式。热浮升力导致并列圆柱涡激振动的平衡位置相对初始位置均向下发生了显著偏移,下方圆柱的升力系数均方根增大,上方圆柱的升力系数均方根减小。并列圆柱间距比较小时,两圆柱振动同频;间距比较大且振幅较小时,下方圆柱的振动频率明显比上方圆柱的高。