二維多圓柱以及存在自由液面的單圓柱繞流的研究與數(shù)值模擬.pdf

1、本文對(duì)二維三圓柱，以及存在自由液面的單圓柱繞流進(jìn)行了研究。分析了在Re＝104附近的多個(gè)雷諾數(shù)和多個(gè)間距比情況下的流態(tài)和水動(dòng)力特性。在二維三圓柱的繞流研究中，發(fā)現(xiàn)各個(gè)圓柱的升力系數(shù)曲線具有明顯得多頻性，出現(xiàn)了調(diào)幅振動(dòng)的現(xiàn)象。這與徐昕（2002）在Re＝200時(shí)得到的結(jié)果相類似。本文還進(jìn)一步研究了這個(gè)調(diào)幅振動(dòng)隨著間距比和雷諾數(shù)的變化而變化的規(guī)律?？紤]到單個(gè)圓柱的繞流時(shí)圓柱受到的水動(dòng)力特性具有清晰的單一正弦曲線性質(zhì)。因此，本文采用多自由度耦

2、合振動(dòng)的理論對(duì)三圓柱繞流進(jìn)行了理論上的建模和分析。發(fā)現(xiàn)在整個(gè)三圓柱繞流系統(tǒng)中，其水動(dòng)力特性曲線含有三個(gè)主頻率。當(dāng)各個(gè)升力系數(shù)曲線出現(xiàn)調(diào)幅振動(dòng)時(shí)，在每個(gè)圓柱中，通常只有其中一個(gè)頻率占主導(dǎo)地位。中間圓柱的主導(dǎo)頻率比兩側(cè)的主導(dǎo)頻率要大。在理想的對(duì)稱情況下，兩側(cè)圓柱的主導(dǎo)頻率是相等的。利用推導(dǎo)出來的公式得到的升力系數(shù)曲線與利用數(shù)值模擬得到的結(jié)果吻合得相當(dāng)好。在存在自由液面的單圓柱繞流的數(shù)值模擬結(jié)果中，圓柱后端形成一對(duì)水面凹陷，在一定的流動(dòng)條件下